Kirurgiske trin blære augmentation beskrives anvendelse af 3-D scaffolds i murine og rottemodeller. At teste effektiviteten af biomateriale konfigurationer til anvendelse i blæren forstærkning, er teknikker til både vågen og bedøvet cystometry præsenteret.
Nyrefunktion og kontinens for urin er kritisk afhængige af den korrekte funktion af urinblæren, der gemmer urin ved lavt tryk og blæser det med et præcist orkestreret sammentrækning. Et antal medfødte og erhvervede urologiske anomalier herunder posteriore urethrale ventiler, godartet prostatisk hyperplasi og neurogen blære sekundær spina bifida / rygmarvsskade kan resultere i patologiske vævsremodellering fører til nedsat efterlevelse og reduceret kapacitet 1. Funktionel eller anatomiske obstruktion af urinvejene er ofte forbundet med disse betingelser, og kan føre til inkontinens-og nyreskader fra øget lagring og tømme pres 2. Kirurgisk implantation af gastrointestinale segmenter til at udvide organ kapacitet og reducerer intravesikale tryk repræsenterer den primære kirurgisk behandling mulighed for disse sygdomme ved medicinsk behandling mislykkes 3. Imidlertid er denne fremgangsmåde hæmmeed af de begrænsede donorvæv, og er forbundet med væsentlige komplikationer, herunder kronisk urinvejsinfektion, metabolisk forstyrrelse, urin stendannelse, og sekundær malignitet 4,5.
Aktuel forskning i blæren vævsmanipulering er stærkt fokuseret på at identificere biomateriale konfigurationer, som kan støtte regenerering af væv på defekte steder. Konventionel 3-D stilladser afledt fra naturlige og syntetiske polymerer, såsom Tyndtarmssubmucosa og poly-glycolsyre har vist en vis kort sigt at understøtte urothelial og glat muskulatur regenerering samt lette forøget organ lagerkapacitet i både dyremodeller og i klinik 6,7. Imidlertid mangler stillads mekanisk integritet og biokompatibilitet ofte resultere i en fibrose 8, graft kontraktur 9, og forkalkning 10, hvilket øger risikoen for implantatet svigt og skal for sekundære kirurgiske procedurer. Desuden har genoprettelse af normale tømme egenskaber ved brug af standard biomateriale konstruktioner til forstærkning cystoplasty endnu ikke opnået, og derfor forskning og udvikling af hidtil ukendte matricer, som kan opfylde denne funktion er nødvendig.
For at kunne udvikle og evaluere optimale biomaterialer til klinisk blære forstærkning, skal effekten forskning først blive udført i standardiserede dyremodeller med detaljerede kirurgiske metoder og funktionelle resultat vurderinger. Vi har tidligere beskrevet anvendelsen af en blære augmentation model i mus til bestemmelse af potentialet af silkefibroin-baserede scaffolds at mediere vævsregenerering og funktionelle tømme egenskaber. 11,12 Cytometriske analyser af denne model har vist, at variationer i de strukturelle og mekaniske implantat egenskaber kan påvirke de resulterende urodynamiske træk ved de manipuleret væv blærer 11,12. Positiv korrelationlem graden af matrix-medieret vævsregenerering bestemt histologisk og funktionelle overholdelse og kapacitet evalueret ved cystometry blev påvist i denne model 11,12. Disse resultater foreslår derfor, at funktionelle evalueringer af biomateriale konfigurationer i gnaver blære udvidelsessystemer kan være et nyttigt format til at vurdere stillads egenskaber og om in vivo gennemførlighed forud for store dyrestudier og kliniske implementering. I den aktuelle undersøgelse, vil vi præsentere forskellige kirurgiske stadier af blære forstærkning i både mus og rotter ved hjælp af silke scaffolds og demonstrere teknikker til vågen og bedøvet cystometry.
Cystometriske evalueringer af biomateriale konfigurationer efter implantation og blære forstærkning i små dyremodeller er et vigtigt valideringstrin at identificere optimale strukturelle og mekaniske egenskaber af matrix mønstre til anvendelse i kliniske situationer. I denne undersøgelse beskriver vi kirurgiske fremgangsmåder til udførelse af blæren forstærkning i mus og rotter samt Cystometriske teknikker til bestemmelse urodynamiske egenskaber konstruerede organer til funktionelle vurderinger. Vi har anvendt disse teknikker i flere eksperimenter med både mus og rotter, med hvert eksperiment bestående af 30 + gnavere uden signifikante problemer. Vores forskning laboratorium er en forskelligartet konglomerat af forskere og læge kirurger og kirurger med mindst 5-6 års post-graduate kirurgisk træning udført de proceduremæssige aspekter af disse eksperimenter.
Uanset typen af biomaterialet anvendes, store difference mellem forøge blæren hos rotter versus mus er størrelsen af blæren. På grund af mindre blære størrelse dissektion og inkorporering af biomaterialet er mere teknisk vanskeligt i mus. Til hjælp for visualisering, kan en kirurgisk mikroskop anvendes. Da størrelsen af blæren hos rotter er større, er det mere egnet til situationer, hvor mere end én procedure skal udføres på blæren (f.eks forstærkning og placeringen af cystostomy kateter). Derudover forskrift ovenfor beskriver anvendelse af PE-50 rør for rotte 13 imidlertid selv større størrelse katetre, op til PE-100 anvendes er, især langtidsundersøgelser 14. I mus, kan en mindre kaliber såsom PE-10 rør anvendes 15,16, men det bør erindres, at mindre og mere bøjelige rør ikke kan fremsende trykændringer til transduceren nøjagtigt. Også den alternative metode til fastgørelse af katetret på dorsum (trin 8 * ovenfor) udføres i mice på grund af deres mindre kropsstørrelse og stump spids nål og IV hætte er for besværligt. Ulempen ved dette er behovet for anæstesi at ekstrahere ende af kateteret i det subkutane posen før cystometry.
Undersøgelser har vist, at i de første første dage (0-4 dage) efter placering af katetre, cystometry afsløret høje blære tryk og overaktivitet med lave kassere mængder. Disse resultater syntes at stabilisere sig omkring den sjette til syvende dag 14,17, og derfor er nok den ideelle timing for Cytometriske evaluering. Men de fleste rapporter i litteraturen udføre cystometry inden for de første 3 dage af kateterisation 18, og står for den store variation i de ovennævnte parametre i forhold til tid. Forlader suprapubic kateter for en længere varighed end 3 dage bærer med sig følgesygdomme såsom risiko for sten, løsrivelse, infektion, hæmaturi og okklusion af katetret med snavs.
<p class = "jove_content"> Forskellige infusionshastigheder under cystometry er blevet beskrevet fra 1-3mL/hr for mus 15,16 og 10-11mL/hr for rotter 13,19,20. Suprafysiologiske infusionshastigheder kan medføre falske forhøjede tryk 14. Vi anvender en infusionshastighed på 12,5 ul / min (0,75 ml / time) for mus og 100 ul / min (6 ml / time) for rotter i vores konfiguration, men lavere også kan anvendes. Temperaturen af fysiologisk saltvand bør være mindst stuetemperatur, selv om varmt (37 °) saltvand er mere optimal for at undgå blæren overaktivitet fremkaldt med inddrypning kolde opløsning. I vågen cystometry, er det afgørende at give mulighed for stabilisering af tømme mønster som dyret bliver justeret til buret, som i vores erfaring kræver en periode på ~ 10-20 minutter. Efter dette, kan regelmæssige vandladningsproblemer cykler registreres for 45-120 minutter eller ved minimum 3-4 tømme cykler. Dyret skal observeres i real-tid, da dyret er frit Moving og komplikationer, såsom snoning eller kinkning af kateteret kan ændre Cytometriske analyse. Begrænsning af støj under cystometry ønskes at mindske dyrenes bevægelser og efterfølgende artefakter. Bevidstløs cystometry ikke har de ledsagende problemer som vågen cystometry, men multiple anæstetika har vist sig at inhibere spontane blærekontraktioner. Denne hæmning svarer direkte til den forventede varighed af virkningen af de anæstetika, dvs når de bedøvende effekt aftager, spontane kontraktioner genoptages 14. Desuden tryk målt når blæren strømmede, var statistisk større i bedøvede rotter, både levende og post-mortem, hvilket indikerer en virkning på de passive compliance egenskaber blærevæggen. Denne virkning ses med pentobarbital 21, ketamin og chloralose IM / IP, foruden inhaleret halothan og intrathekal nesacaine 14. En mere grundig undersøgelse af forskellige bedøvelsesmidler bekræftelsem dette fund med undertrykkelse af vandladningsrefleks for både inhaleres (isofluran og methoxyfluran) og barbiturater (pentobarbital og thiobutabarbital) bedøvelsesmidler under moderate anæstesi niveauer 17. Denne virkning blev observeret med ensartet lys eller sedativ niveauer af anæstesi med medikamenter såsom fentanyl-droperidol og ketamin-diazepam, og som i den tidligere undersøgelse, som anæstesi virkning stilnet så gjorde inhiberingen 17. Til denne fremgangsmåde kan urethan intraperitoneale injektioner anvendes, da det er blevet påvist, at refleks miktion bevares samtidig give en tilstrækkelig bedøvelse 17,22. Desuden er ingen virkning iagttages med hensyn til vandladningsproblemer tryk 23. Suprapubisk kateter placering for cystometry er beskrevet her, da intraurethral kateterisering har vist sig at have højere Blæretrykket kurver og lavere strømningshastigheder i overensstemmelse med relativ blæreafløbshindring 24.Desuden intraurethral kateterisation er kun mulig i bedøvede dyr, og selv da, kan kateterisation være svært, især i mandlige gnavere og mus.Konklusionen er, at valget af hvilken model der skal bruges til blære forstærkning og / eller Cytometriske analyse afhængig af målene for den konkrete undersøgelse. Fra et teknisk synspunkt rotte-modellen klart har den fordel for de grunde ovenfor. Imidlertid kan den muse-model anvendes til undersøgelser evaluere de roller specifikke gen-kodede slutprodukter i sygdomme i urinvejene, som følge af deres modtagelighed for genetisk manipulation. Dette er generelt ikke muligt i rotten.
Awake cystometry mest nøjagtigt efterligner den normale fysiologiske tilstand, hvor disse dyr gennemgå deres vandladningsproblemer cykler, og det er sandsynligt, at give en mere pålidelig fysiologisk bestemmelse af blærefunktion. Desuden, den confounding variable direkte virkninger af ennesthetics på blærefunktionen undgås.
The authors have nothing to disclose.
Disse undersøgelser blev finansieret dels ved Børnenes Hospital Boston Urologi Endowment Revenue Fund og National Institutes of Health tilskud NIBIB P41-EB002520 (Kaplan); NIDDK T32-DK60442 (Freeman), NIDDK 1K99-DK083616 (Mauney). Vi anerkender Dr. Peter Zvara fra University of Vermont for bistand med at fastlægge teknik til cystostomy rør placering og cystometry.
Materials: | Description/Use: | |||
Shaving shears | Preparation of rat/mouse for surgery | |||
Sterile drapes, betadine, 70% ethanol, sterile gauze | Preparation of sterile surgical field | |||
Instruments: | ||||
Scalpel blade | Skin incision | |||
forceps with teeth | Manipulating skin | |||
Fine forceps | Atraumatic (no teeth), no serrations or with fine serrations to manipulate | |||
Small needle driver | Sharp tissue dissection | |||
Metzenbaum scissors | Bldder incision | |||
Tenotomy scissors | For retraction sutures and to develop subcutaneous tunnel (cystostomy catheter) | |||
Small curved clamps | Subcutaneous tunnel (cystostomy catheter) | |||
Sutures: | ||||
6-0 polypropylene sutures | Bladder stay sutures and pursestring suture | |||
7-0 polyglactin suture | Anastomosis of scaffold to bladder | |||
4-0 polyglactin suture | Closure of muscle/skin | |||
3-0 or 4-0 Silk suture | Securing catheter tip to skin | |||
Needles and syringes: | ||||
18 Gauge needle | Piercing the bladder for cystostomy catheter | |||
25 and 30 Gauge needles | Testing bladder for leakage | |||
1 mL saline filled syringe | ||||
22 Gauge blunt tip needle | ||||
Cystostomy catheter: | ||||
PE-50 tubing | ||||
Lighter | Flaring PE-50 tubing | |||
Small curved clamp | Developing subcutaneous tunnel | |||
Cystometry: | ||||
MLT844 ADInstruments data capture and LabChart software | Pressure data acquisition | |||
Harvard 22 syringe pump (Harvard Apparatus, Holliston, MA) | Fluid infusion pump | |||
Anesthetics (Unconscious cystometry): | ||||
Isoflurane | Induction/maintenance of general anesthesia | |||
Urethane | Unconconscious cystometry | |||
Bupivicaine or equivalent | Local anesthesia | |||
Meloxicam | Post-operative analgesia | |||
Buprenorphine | Post-operative analgesia |