Användning av Hickman-kateter för långvarig vaskulär åtkomst i en preklinisk svinmodell
Summary
Ett tillförlitligt och reproducerbart tillvägagångssätt för införande och underhåll av en tunnlad Hickman-kateter för långvarig vaskulär åtkomst hos svin beskrivs. Placeringen av en central venkateter möjliggör bekväm daglig provtagning av helblod från vakna djur och intravenös administrering av läkemedel och vätska.
Abstract
Centrala venkatetrar (CVK) är ovärderliga enheter i forskning på stora djur eftersom de underlättar ett brett spektrum av medicinska tillämpningar, inklusive blodövervakning och tillförlitlig intravenös vätske- och läkemedelsadministrering. Specifikt används den tunnlade Hickman-katetern (HC) med flera lumen ofta i svinmodeller på grund av dess lägre fritagnings- och komplikationsfrekvens. Trots färre komplikationer jämfört med andra CVK:er utgör HC-relaterad morbiditet en betydande utmaning, eftersom den avsevärt kan försena eller på annat sätt negativt påverka pågående studier. Korrekt insättning och underhåll av HC är av största vikt för att förhindra dessa komplikationer, men det finns ingen konsensus om bästa praxis. Syftet med detta protokoll är att på ett heltäckande sätt beskriva ett tillvägagångssätt för insättning och underhåll av en tunnlad HC hos svin som mildrar HC-relaterade komplikationer och sjuklighet. Användningen av dessa tekniker på >100 svin har resulterat i komplikationsfria patentlinjer upp till 8 månader och ingen kateterrelaterad dödlighet eller infektion i det ventrala kirurgiska området. Detta protokoll erbjuder en metod för att optimera livslängden för HC och vägledning för att närma sig problem under användning.
Introduction
Den oumbärliga roll som centrala venkatetrar (CVK) spelar i patientvården beror på deras bekvämlighet, gynnsamma säkerhetsprofil och mångsidighet1. Funktionerna hos en CVK inkluderar tillförlitlig åtkomst för total parenteral nutrition, hematopoetisk stamcellstransplantation, plasmaferes/aferes och effektiv administrering av vätska, blod eller samläkemedel2. Inom veterinärmedicinen minimerar CVK:er också obehag hos djur genom snabb utspädning av irriterande läkemedel och blodprovstagning utan upprepad venpunktion3. Trots deras breda tillämpningar innebär användningen av CVC:er i stordjursforskning fortfarande flera betydande utmaningar4.
Perkutan CVK-placering via en ledare eller introducerkateter kan vara svårt för icke-veterinärmedicinska forskare, särskilt hos djur med djupa venösa strukturer5. En felaktig CVK-installationsteknik kan resultera i oavsiktlig placering i närliggande strukturer, vilket kräver ultraljudsledd placering eller en röntgenundersökning av positioneringen6 efter proceduren. Men jämfört med mänskliga operationssalar är ultraljud inte lättillgängliga i många stora djurforskningslaboratorier. Vidare kan långvarig användning av kvarliggande katetrar leda till att djuren knäcker linjerna, punkterar, infekterar eller tar ut dem, vilket kan leda till att behandling, klinisk övervakning och forskningsresultat störs i rätt tid 4,7. Byte av CVK kräver ytterligare resurser, inklusive materialanskaffning, kirurgisk schemaläggning, fastetid och röntgenåtkomst. CVK-relaterade komplikationer kan därför skapa betydande tekniska och ekonomiska hinder eller störa produktiv translationell forskning, särskilt på svin. Kontaminering av mat eller avföring, klösande mot burväggar och sparkar på irritationsställen kan äventyra en CVK, och risken för CVC-relaterade komplikationer förstärks vid långvarig användning. Således kräver säkert och okomplicerat underhåll av en CVC hos svin noggrant övervägande av CVC-val, placering, säkring, skydd, sanering och övervakning.
Hickman-katetern (HC) som används i detta protokoll är en tunnlad CVK med en polyestermanschett och en till tre lumen, som vanligtvis används för långvarig intravenös åtkomst hos människor och djur 1,4,8,9. Metoden med tunnelkateter har förknippats med lägre komplikationsfrekvens och underhållskostnader jämfört med icke-tunnelvarianter10,11,12. Manschetten minskar HC-frigöring genom att inkorporera i de subkutana vävnaderna som omger hudutgången. Designen med flera lumen gör det också möjligt att separera läkemedelsadministrering och blodprover, vilket minimerar kontaminering och felaktigheter i blodprover. Trots detta är HC-användning inte utan utmaningar, varav de vanligaste inkluderar fraktur, migration, ocklusion och infektion13,14,15,16. Korrekt installation och underhåll av en HC är därför oumbärliga färdigheter när de används i translationell forskning. Den nuvarande litteraturen ger dock inte mycket vägledning för bästa praxis för användning av HC hos svin under långtidsförsök 5,6,17.
Syftet med denna studie är att beskriva ett optimerat tillvägagångssätt för HC-insättning i den inre jugularven (IJV), hudsäkring och varaktigt skydd som minimerar långsiktiga kateterrelaterade komplikationer och obehag hos svin. En diskussion om de viktiga övervägandena för HC-användning, potentiella utmaningar som kan uppstå och modifieringar som kan förbättra kvaliteten på detta tillvägagångssätt ingår.
Protocol
Representative Results
Discussion
Även om CVC:er fyller ett spektrum av funktioner i stordjursforskning, saknar den nuvarande litteraturen en konsensusstrategi för säker och hållbar användning i långtidsstudier under 30 dagar. Detta protokolls stegvisa procedur för HC-insättning, hudsäkring och förvaring i en handgjord påse har genomgått betydande justeringar för kvalitetsförbättring. Som sådant presenterar detta protokoll en teknik för HC-användning som möjliggör effektiv intravenös åtkomst samtidigt som djurens välbefinnande säk…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi vill tacka för stödet från armén, marinen NIH, flygvapnet, VA och hälsofrågor när det gäller AFIRM II-insatsen under tilldelning CTA05: W81XWH-13-2-0052 och CTA06: W81XWH-13-2-0053. U.S. Army Medical Research Acquisition Activity, 820 Chandler Street, Fort Detrick MD 21702-5014, är det tilldelande och administrerande förvärvskontoret. Åsikter, tolkningar, slutsatser och rekommendationer är författarens egna och stöds inte nödvändigtvis av försvarsdepartementet. Dessutom vill vi tacka för stöd från försvarsdepartementets kongressstyrda medicinska forskningsprogram (CDMRP), Reconstructive Transplantation Research Program (RTRP), genom utmärkelserna W81XWH-17-1-0280, W81XWH-17-1-0624, W81XWH-17-1-0287 och W81XWH18-1-0795. Vi vill också uppmärksamma Institutionen för plastik- och rekonstruktiv kirurgi och Johns Hopkins University School of Medicine. Dessutom vill vi tacka hela veterinärpersonalen, inklusive Melanie Adams, Karen Goss, Haley Smoot, Kayla Schonvisky och Victoria Manahan.
Materials
| #10 blade | Medline | MDS15110 | |
| 0.9% Sterile Sodium Chloride | Baxter | 2F7123 | |
| 0-0 Coated and Braided Nonabsorbable Suture | Covidien | S-196 | |
| 0-0 Synthetic, Monofilament, Nonabsorbable Polypropylene Suture | Ethicon | 8690H | |
| 1 inch Medical Tape | 3M | 1548S-1 | |
| 10 USP units/mL Heparin flush | Becton, Dickinson and Company | 306424 | |
| 3-0 Braided Absorbable Suture | Covidien | SL-636 (cutting needle), GL-122 (taper needle) | |
| 3-0 Monofilament Absorbable Suture | Covidien | SM-922 (cutting needle), CM-882 (taper needle) | |
| 4-0 Coated and Braided Non-absorbable Suture Ties | Ethicon | A303H | |
| 70% Ethanol | Vedco | VINV-IPA7 | |
| Adson tissue forceps | MPM Medical Supply | 132-508 | |
| Adson-Brown forceps | MPM Medical Supply | 106-2572 | |
| Air warming blanket and pad | 3M Bair Hugger | UPC 00608223595770 | |
| Backhaus towel clamp | MPM Medical Supply | 117-5508 | |
| Brown needle holder | MPM Medical Supply | 110-1513 | |
| Buprenorphine | PAR Pharmaceutical | 3003408B | |
| Cefazolin | Hikma Farmacuetica (Portugal) | PLB 133-WES/1 | |
| Chlorhexidine | Vet One | 501027 | |
| Clave | Baxter | 7N8399 | |
| Cotton Padding | Medline | NON6027 | |
| Debakey forceps | MPM Medical Supply | 106-5015 | |
| Elastic Adhesive Bandage Tape | 3M | XH002016489 | |
| Halstead mosquito forceps | MPM Medical Supply | 115-4612 | |
| Hickman Catheter | Bard Access Systems | 603710 | |
| Hickman Catheter Repair Kit, 7Fr, Red and White Connectors | Bard Access Systems | 0601690 (red), 0601680 (white), 502017 | |
| Kelly hemostatic forceps | MPM Medical Supply | 115-7014 | |
| Ketamine | Vet One | 383010-03 | |
| Lactated Ringers | Baxter | 2B2324X | |
| Maropitant Citrate | Zoetis | 106 | |
| Mayo scissors | MPM Medical Supply | 103-5014 | |
| Metzenbaum scissors | MPM Medical Supply | 132-711 | |
| Pantoprazole | JH Pharmacy | NDC 0143-9284-10 | |
| Scalpel blade handle | Medline | MDS10801 | |
| Vein Pick | SAI infusion technologies | VP-10 | |
| Veterinary Ophthalmic Ointment | Dechra | IS4398 | |
| Xylazine | Vet One | 510004 |
References
- Pontes, L., et al. Incidents related to the Hickman® catheter: identification of damages. Revista Brasileira de Enfermagem. 71 (4), 1915-1920 (2018).
- Kolikof, J., Peterson, K., Baker, A. M. Central Venous Catheter. StatPearls. , (2022).
- Central venous catheters: how, when, why? (Proceedings). DVM 360 Available from: https://www.dvm360.com/view/central-venous-catheters-how-when-why-proceedings (2011)
- Abrams-Ogg, A. C., et al. The use of an implantable central venous (Hickman) catheter for long-term venous access in dogs undergoing bone marrow transplantation. Canadian Journal of Veterinary Research. 56 (4), 382-386 (1992).
- Florescu, M. C., et al. Surgical technique of placement of an external jugular tunneled hemodialysis catheter in a large pig model. The Journal of Vascular Access. 19 (5), 473-476 (2018).
- . Central Venous Catheter Placement: Modified Seldinger Technique Available from: https://www.cliniciansbrief.com/article/central-venous-catheter-placement-modified-seldinger-technique (2015)
- Perondi, F., et al. Bacterial colonization of non-permanent central venous catheters in hemodialysis dogs. Heliyon. 6 (1), e03224 (2020).
- Faulkner, R. T., Czajkowski, W. P., Rayfield, E. J., Hickman, R. L. Technique for portal catheterization in rhesus monkeys (Macaca mulatta). American Journal of Veterinary Research. 37 (4), 473-475 (1976).
- Moss, J. G., et al. Central venous access devices for the delivery of systemic anticancer therapy (CAVA): a randomised controlled trial. Lancet. 398 (10298), 403-415 (2021).
- Dai, C., et al. Effect of tunneled and nontunneled peripherally inserted central catheter placement: A randomized controlled trial. The Journal of Vascular Access. 21 (4), 511-519 (2020).
- Wu, X., et al. Tunneled peritoneal catheter vs repeated paracenteses for recurrent ascites: a cost-effectiveness analysis. Cardiovascular and Interventional Radiology. 45 (7), 972-982 (2022).
- Onwubiko, C., et al. Small tunneled central venous catheters as an alternative to a standard hemodialysis catheter in neonatal patients. Journal of Pediatric Surgery. 56 (12), 2219-2223 (2021).
- da Silva, S. R., Reichembach, M. T., Pontes, L., de Souza, G. d. e. P. E. S. C. M., Kusma, S. Heparin solution in the prevention of occlusions in Hickman® catheters a randomized clinical trial. Revista Latino-Americana de Enfermagem. 29, e3385 (2021).
- Landoy, Z., Rotstein, C., Lucey, J., Fitzpatrick, J. Hickman-Broviac catheter use in cancer patients. Journal of Surgical Oncology. 26 (4), 215-218 (1984).
- Bawazir, O. A., Altokhais, T. I. Hickman central venous catheters in children: open versus percutaneous technique. Annals of Vascular Surgery. 68, 209-216 (2020).
- Cappello, M., et al. Central venous access for haemodialysis using the Hickman catheter. Nephrology Dialysis Transplantation. 4 (11), 988-992 (1989).
- Shastri, L., Kjærgaard, B., Rees, S. E., Thomsen, L. P. Changes in central venous to arterial carbon dioxide gap (PCO2 gap) in response to acute changes in ventilation. BMJ Open Respiratory Research. 8 (1), e000886 (2021).
- Smith, A. C., Swindle, M. M. Preparation of swine for the laboratory. ILAR Journal. 47 (4), 358-363 (2006).
- Swindle, M. M., Makin, A., Herron, A. J., Clubb, F. J., Frazier, K. S. Swine as models in biomedical research and toxicology testing. Veterinary Pathology. 49 (2), 344-356 (2012).
- Hughes, H. C. Swine in cardiovascular research. Laboratory Animal Science. 36 (4), 348-350 (1986).
- Svendsen, O. The minipig in toxicology. Experimental and Toxicologic Pathology. 57 (5-6), 335-339 (2006).
- Tumbleson, M. E., Schook, L. B. . Advances in Swine in Biomedical Research. 2, (1996).
- Jensen-Waern, M., Kruse, R., Lundgren, T. Oral immunosuppressive medication for growing pigs in transplantation studies. Laboratory Animals. 46 (2), 148-151 (2012).
- Ibrahim, Z., et al. A modified heterotopic swine hind limb transplant model for translational vascularized composite allotransplantation (VCA) research. Journal of Visualized Experiments. (80), e50475 (2013).
- Nordström, C. -. H., Jakobsen, R., Mølstrøm, S., Nielsen, T. H. Cerebral venous blood is not drained via the internal jugular vein in the pig. Resuscitation. 162, 437-438 (2021).
- Habib, C. A., et al. MR imaging of the yucatan pig head and neck vasculature. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 38 (3), 641-649 (2013).
- Flournoy, W. S., Mani, S. Percutaneous external jugular vein catheterization in piglets using a triangulation technique. The International Journal of Laboratory Animals. 43 (4), 344-349 (2009).
- Kotsougiani, D., et al. Surgical angiogenesis in porcine tibial allotransplantation: a new large animal bone vascularized composite allotransplantation model. Journal of Visualized Experiments. (126), e55238 (2017).
- Chuang, M., et al. Comparison of external catheters with subcutaneous vascular access ports for chronic vascular access in a porcine model. Contemporary Topics in Laboratory Animal Science. 44 (2), 24-27 (2005).
