Állatkísérletek Elmélete és Gyakorlata- B szint

Átírás

1 Szegedi Tudományegyetem ÁOK Állatkísérletek Elmélete és Gyakorlata- B szint Sebészeti Műtéttani Intézet december 06-december 15. Referencia szám: AA1.0/2015; AB1.0/2015 Function specific modules B 10/1 Kísérletek tervezése. Kísérletes technikák a gyakorlatban - Életjelenségek megfigyelése. Dr. Kaszaki József SZTE Sebészeti Műtéttani Intézet I. szemeszter

2 Életjelenségek monitorozása I. Nem-invazív vizsgáló módszerek Hőmérséklet mérés Vérkeringés monitorozás: Pulzus tapintás, számolás; Nem-invazív vérnyomás mérés Elektrokardiogram Légzés monitorozás: légzésszám megállapítás légút biztosítás mesterséges lélegeztetés Kilégzett gázok monitorozása: Kapnográfia Pulzoximetria Kiválasztás: vizelet monitorozás

3 1. Hőmérséklet mérés Maghő = belső szervek hőmérséklete (testfelszínen C, a környezet függvényében) Befolyásolja: Hely Patkány Kutya Rectum: 37.1± ± 0.4 Szájüreg: 36.7± ± 0.4 Testrész fedettsége Nedvességtartalom Életkörülmények Napszak Bizonyos anesztetikumok, a műtét, keringési elégtelenség befolyásolhatják a hőmérseklet regulációt; Pentobarbitál hatására gyakori a hypotermia kísérlet alatt; Fűtőpárna alkalmazása szükséges a normál testhő fenntartásához.

4 Hőmérséklet monitorozása Hőmérők Infravörös termométer

5 Testhőmérséklet Egészséges állat: fajra jellemző Betegállat: normálistól eltérő lehet magasabb (baktérium v. vírus okozta betegségek) vagy alacsonyabb Mérése: - leggyakrabban végbélben - ritkábban hüvelyben (magasabb) - bőrfelületen Állatfaj Egér 36,5-38 Patkány 37,5-38 Aranyhörcsög Tengerimalac Végbél hőmérséklet Cº Nyúl 38,5-39,5 sertés 38-40

6 Háziállatok testhőmérséklete ló 37,5-38 szarvasmarha juh 38,5-39,5 kutya macska 38,5-39,5 baromfi 39,5-42

7 2. Vérkeringés Egészséges állat: szívverések száma percenként fajra jellemző értékek Egér: Patkány: Aranyhörcsög: Tengerimalac: Nyúl: Törpesertés Kutya: Macska Ló Szarvasmarha Baromfi vizsgálható: tapintással az állkapcson, a farok belső felén, nyakon

8 2.1. Vérnyomás A legfontosabb fiziológiai paraméter a vérnyomás, amelynek monitorozása a keringési állapot megismerésének egyik alapfeltétele. Az indirekt, nem invazív vérnyomás-mérés elsősorban rágcsálók (egerek, patkányok) esetében használt eljárás, amely során az állatok farkára helyezzük a mandzsettás érzékelőt. A mérés az oszcillotonometria ( elektromos vérnyomásmérő) elvén alapul.

9 Nem-invazív vérnyomás mérés rágcsálókon After training the rat to the tail cuff system, the rat is placed in a restrainer and warmed. A pneumatic pulse sensor is attached to its tail. A cuff is placed around the tail, and slowly inflated above the systolic pressure until it causes pulsations to cease, measured by the piezo-electric pulse sensor. The cuff pressure at which pulsations cease is taken to be the SBP in the tail. HR is determined automatically by counting pulses per unit time.

10 2.2. Elektrokardiográfia Állatkísérletek esetében is széles körben alkalmazott nem-invazív eljárás: a normális, illetve attól eltérő szívműködésről, ritmus zavarokról, a szívfrekvenciáról, a szívizom oxigén státuszáról ad információt. Standard EKG hullám A humán EKG jelhez képest jelentős eltérések lehetnek a kísérleti állatok esetében; Pl. fordított T hullám

11 3. Légzés vizsgálata A légzésszám az 1 perc alatti be- és kilégzések száma. Mérése megtekintéssel vagy tapintással történik. Megtekintéssel a mellkas és a has mozgását figyeljük; hideg időben a kilélegzett párás levegőis látható; tapintással a bordák mozgását érzékeljük.

12 Légzőszervrendszer Egészséges állat: fajra jellemző légzésszám Egér Patkány Aranyhörcsög Tengerimalac Nyúl Baromfi Sertés 8-18 Juh Ló Szarvasmarha Kutya Macska 20-30

13 3.1. Légzés biztosítás Endotrachealis intubáció Lényege:egy cső (tubus) bevezetése a szájon (vagy orron) át a légcsőbe: a légutak biztonságos szabadon tartása. Előnyei az extratrachealis módszerekkel szemben: 1. Az anatómiai holttér 40-50%-ra csökkenthető, az alveolaris ventilatio hatásfoka megnő, kivált nagyobb kockázatú betegeknél. 2. A manuálisan vagy gép segítségével áramoltatott levegő és anesztetikus gázkeverék csak a légzőrendszerébe juthat és nem a gyomorba. 3. A légúti váladék a hörgőrendszer csaknem minden részéből jól leszívható. 4. A fektetés nem okoz gondot a lélegeztetés fenntartásában (pl. hasrafordítás esetén).

14 Légút biztosítása az állatkísérletekben 1. Endotracheális intubáció szabad légutak biztosítása: nyomásmérés, légzési gázok (mintavétel), gyógyszer/anyagbeadás, BAL krónikus kísérletekben

15 Endotracheális intubació nagyállat modellben Laringoszkóp

16 Az intubálás eszközei Ruben-ballon szeleppel és maszkkal, tubuscsatlakozók, ragtapasz leszívókatéter, leszívópumpa laringoszkóp fecskendő laringeális maszk Guedel-tubus Magill-fogó endotrachealis tubusok

17 Intubálás laringoszkóppal 1. A laringoszkóp nyelét bal kézzel marokra fogjuk, és a lapocot a nyelv középvonalában a szájüregbe vezetjük, ha szükséges, a nyelvet a Z lapoccal balra félretoljuk; 2. A lapoc vége a nyelvgyök és az epiglottis közé kerül, a plica glossoepiglotticába, és a nyelvgyök felemelésével együtt felemelkedik a gégefedő is. 3. és feltárul a csúcsával felfelé álló, háromszög alakú hangrés.

18 Légút biztosítása az állatkísérletekben 2. Tracheostomia: tracheatubus vagy katéter bevezetése a tracheába egy nyíláson keresztül sebészi beavatkozás során. Indikációk: a szabad légutak biztosítása hosszú időre, mesterséges lélegeztetés, légzésmechanikai mérések.

19 3.2. Mesterséges lélegeztetés Mesterséges lélegeztetés: respirátor segítségével juttatjuk a levegőt a tüdőbe a trachea tubuson keresztül. Cél: oxigenizáció növelése, a ventilláció biztosítása atelektázia megszüntetése Indikáció: Spontán légzés akadályozott, pl.mellkas megnyitás esetén

20 Mesterséges lélegeztetés Pozitív nyomással: belégzéskor az alveolárisnál nagyobb nyomással áramlik a levegő a tüdőbe Térfogat-kontrollált respirátorral: belégzés a beállított légzési térfogat beáramlásáig, beállított frekvenciával, v. percventillációval, belégzés/kilégzés (túlnyomásos szeleppel elkerülhető a kóros nyomás).

21 Harvard Apparatus Inspira Advanced Safety Single Animal Pressure/Volume Controlled Ventilators Egértől macska méretű állat lélegeztetésére alkalmas (15 g to 10 kg) Egyszerűen használható Négy modell: Térfogat vezérelt(belégzés tartó funkcióval vagy anélkül) Nyomás vezérelt(belégzés tartó funkcióval vagy anélkül) Légúti nyomás monitorozás: jelzi a túl alacsony vagy magas nyomást Asszisztált mód, ami megkönnyíti a leszoktatást Állítható be/kilégzési arány (I:E arány - 1:4-től 4:1-ig) Altatógép elemeként is használható (nem gyúlékony altatógázokhoz)

22 4. Légzési gázok monitorozása Nem-invazív Kapnometria Kilégzett CO 2 mérése Infravörös abszorpciós fotometria módszerével Pulzoximetria Az artériás oxigén szaturáció mérése a keringési terület infravörös fényelnyelésének analízise alapján Invazív: vérgázanalízis Artériás pco 2 meghatározás - nagyon pontos - nem folyamatos Artériás po 2 Oxigén szaturáció Meghatározás - nagyon pontos - nem folyamatos

23 4.1. Kapnográfia vs Kapnometria Kapnográfia Az endotracheális CO 2 (ETCO 2 ) értékének mérése és a változás kijelzése (CO 2 hullámforma) A módszert alkalmazó eszköz neve: kapnográf Kapnometria AzETCO 2 érték mérése (nincs hullámforma) Az eszköz elnevezése: kapnométer

24 Abszorpciós sávok

25 Egyetlen kilégzés CO 2 analízise (Single Breath CO 2 ) % CO 2 Kilégzési térfogat

26 Egyetlen kilégzés CO 2 analízise Phase I is characteristic of the airways, phase II indicates transitional gas, while phase III demonstrates the changes in the alveolar gas. The end-tidal CO₂ (ETCO₂) concentration is equal to the maximum in phase III.

27 4.2. Pulzus oximetria (pulzoximetria) 1. Folyamatos, nem invazív módszer az artériás oxigén szaturáció és a szívfrekvencia mérésére. 2. A módszer legnagyobb előnye (és sikere) az artériás vér oxigén szaturációjának mérése a teljes pulzációs ciklus alatt a keringési terület infravörös fényelnyelésének analízisével.

28 Pulzus oximetria Működési elv 1. Az oxi és dezoxi-hemoglobin infravörös detektálása 2 külön hullámhosszon A 2 LED által kibocsátott infravörös fény hullámhossza

29 Pulzus oximetria Működési elv 2: az artériás pulzus által hozzáadott többlet variábilis -fényelnyelést alkalmazzák az ao 2 szaturációkiszámítására

30 Kapnográf / pulzoximéter Mért paraméterek EtCO 2 kilégzett CO 2 RR FiCO 2 belégzett CO 2 SaO 2 O 2 szaturáció P légzési frekvencia szívfrekvencia folyamatos monitorozása. OxiMax N-85 Szenzorok

31 Pulzus oximetriarágcsálókon The level of saturation of the blood with oxygen can be calculated from the ratio of the amount of oxygenated hemoglobin and the total amount of hemoglobin (SpO₂ = percentage of hemoglobin saturated by oxygen).

32 5. A kiválasztás monitorozása A húgyhólyag katéterezése Definíció: a húgyhólyag mesterséges kiürítése Cél: terápiás (műtéti előkészítés) Cél: terápiás (műtéti előkészítés) diagnosztikus (folyadékháztartás monitorozása, urológiai, mikrobiológiai vizsgálatok) Óradiurézis mérése (ml/kg/óra): veseműködés ellenőrzés

33 Katéterek Anyaga: műanyag, latex vagy szilikon. Nagysága: a külső átmérő mértékegysége 1 Charriére (1 Ch) vagy 1 French (1 F) (=0,33 mm) Nagy állat esetén leggyakrabban Foley-katétert Nagy állat esetén leggyakrabban Foley-katétert használunk (ballonos, könnyen rögzíthető).

34 A katéterezéshez szükséges eszközök - megfelelő méretű katéter - csatlakozó steril cső/mintavevő - bucik a lemosáshoz - dezinficiáló oldat - fiziológiás sóoldat (fecskendőben) a ballon feltöltéséhez - steril katéter csúsztató olaj (Instillagel) - steril gumikesztyűk

35 Életjelenségek monitorozása II. Invazív keringés vizsgáló módszerek Vénás nyomás Artériás nyomás, pulzus Kis vérköri, pulmonalis nyomás Kapilláris keringés Perctérfogat Véráramlás

36 Szenzor / transducer A szenzor /jelátalakító (transducer)olyan eszköz, mely energiát konvertál (hő,fény, hang, nyomás, mozgás, áramlás), másik energia formává, azaz elektromos energiává; o o o o Szenzitivitás (érzékenység) -azt a minimum input jelet jelenti, amely detektálható output változást hoz létre; Range -avizsgált paraméter még mérhető maximum és a minimum értékének különbsége; Pontosság a mérés reprodukálhatóságának a foka Felbontás a legkisebbdetektálhatóinput növekedés, amely detektálható output jelet eredmémyez;

37 A direkt (közvetlen) nyomásmérés Eszközei: Az ér lumenébe vezetett cső (kanül). A pontos nyomásmérés feltétele a légtelen, minél merevebb és rövidebb kanül. Nyomásmérő transducer membránjának/piezoelektromos kristályának deformációja biztosítja a mechamikai jel elektromos jel átalakítást. A transducer kimenete elektromos jel, amit erősíteni és tárolni lehet;

38 A keringés alacsony és magas nyomású rendszere

39 1. Véna biztosítás Általában a v. jugularis externa, v. femoralis a legalkalmasabb. A vénás kanül lehetővé teszi a fenntartó anesztetikum, vizsgálandó készítmények és az infúzió beadását, valamint vérminta vételt. A megfelelően pozicionált v. juguláris katéter a centrális vénás nyomás (CVP) mérését teszi lehetővé, amelyből a keringő volumenre lehet következtetni.

40 1. Centrális véna biztosítása, vénás nyomás mérés v. jugularis 1 Nyomás szenzor v. femoralis 2 Hemodinamikailag a jobb kamra preloadjára utal; Jelzi az érpálya töltöttségét; Szélsőséges helyzetekben jelzi a nagyfokú hypo-, illetve hypervolaemiát.

41 Centrális vénás nyomás mérés A CVP normál érték: 3-8 Hgmm

42 2. Artériás nyomás mérés A. carotis A. femoralis Nyomás szenzor

43 A mérés lépései 1. A nyomásmérő rendszer üzembe helyezése, 2. Arteria kanülálása 3. Csatlakozás a mérőrendszerhez Buborékmentesség + heparin (1-2 egység /ml) 4. 4.A kanül biztonságos rögzítése 5. A transducer nulla pontja 6. A transducer rögzítése a szív szintjében 7. Mérés kezdete

44 Nagy vérköri vérnyomás Hemodinamikailag a szív afterloadja. Az adekvát szervperfúzió fenntartása szempontjából kiemelkedő jelentőségű az átlagos artériás vérnyomás megfelelő szinten való tartása. A pulzusnyomás (szisztolés-diasztolés nyomás különbség) jelzi a volumenstatust; Magas pulzusnyomás: vasodilatatio, hypervolaemia; Alacsony pulzusnyomás: vasoconstrictio, hypovolaemia

45 Pulzusszám A perctérfogat egyik fő meghatározója. Gyors kompenzációs lehetőséget nyújt a szöveti oxigenizációs, illetve, a keringési igények kielégítésére. Ezért a hypovolaemiás betegek általában tachycardiásak, bár akut vérveszteség esetén nem ritka a bradycardia sem.

46 Célja: megállapítani 3. Vérgáz analízis az állatok vérgáz statusát (O 2 felvétel, CO 2 leadás a tüdőben, vér ph), a tüdő és vese működését, és szerepét a savbázis egyensúly fenntartásában, légzőszervi betegségeket. Fázisok: mintavétel, tárolás (szállítás), mérés vérgázanalizátorral, adatok korrekt interpretálása, a beteg kezelése.

47 Mintavétel Nem megfelelő eszközök, a minta nem megfelelő kezelése pontatlanság A mintavétel előtt, a kanül térfogatának 4 szeresét leszívjuk/eldobjuk (5 ml-es leszívó fecskendő használata)! A mintavevő fecskendő (2 ml-es) alvadásgátló heparint tartalmaz ( U/ml vér; a kónusz feltöltése)! A minta mennyisége: max. 1 ml vér; Levegőbuborékok eltávolítása a fecskendőből. Fecskendő lezárása.

48 Mérés vérgázmérővel Mintadetektáló rendszer: érzékeli a levegőbuborékokat, érzékeli a minta mennyiségét, vezérli a minta helyzetét. Minta térfogat: min. 55 µl Mérési idő: 20 sec ROCHE Cobas b 121 blood gas analyser

49 Vérgáz és sav-bázis paraméterek: Mért paraméterek: po 2, pco 2, ph Számított paraméterek: BE, HCO 3-, O 2 sat, cto 2, Metabolitok: claktát, cglükóz Elektrolitok: ck +, cna +, ccl -, cca 2+

50 Eredmények értékelése A vérgázanalízist befolyásoló tényezők: láz: pao 2, paco 2 hipotermia: pao 2, paco 2 levegőbuborékok hosszú idejű (>30 perc) tárolás.

51 4. Véráramlás - Perctérfogat (CO) mérés A általában a Fick módszerrel határozzuk meg a véráramlást A Fick módszer alapja: 10 részecske / perc

52 Indikátor higításos módszer koncentráció (g/l L) Festék bolus injekció Festék minta koncentrác ió koncentráció (g/l L) 0 Idő (perc) Idő (perc) 0.5

53 Transzpulmonális termodilúciós módszer elve Bolus injekció Tüdő Katéter az a. femoralisban

54 Perctérfogat mérés rágcsálókban V. jugularis katéter és hideg fiziológiás só injektálás (0,3-0,5 ml) Termoszenzor katéter a carotis artériában Femoralis artéria katéter Vérnyomás transducer Adat gyűjtő-monitorozó komputer rendszer

55 Perctérfogat monitorozás sertésen Mesterséges lélegeztetés CVP katéter PiCCO monitor Kilégzett CO 2 monitorozás kapnográffal Vérnyomás és termoszenzor katéter

56 A Perctérfogat mérés technikája Standard mennyiségű (2, ml), hideg fiziológiás só oldatot adunk nagy sebességgel a jobb pitvarba. A folyadék pontos hőfokát a beinjektálás pontján hő szenzor méri. Az artériás oldalon lévő termisztor katéter, egy másik elektromos hőmérő, mely a hűtött vérbólus" tovahaladását érzékeli. A monitor a vér átmeneti hőmérséklet változásából termodilúciós görbét rajzol. A görbeterület integrálásával a monitor számítógépe megadja a perctérfogatot.

57 Kalkulált hemodinamikai paraméterek a vénás, az arteriás nyomás és a perctérfogat (CO) alapján Szívindex = CO/test felszín (ml/min/m 2 ) Verő térfogat = CO/szívfrekvencia (ml) Perifériás érellenállás = (Artériás nyomásvénás nyomás)/co

58 A mikrocirkuláció monitorozása Áramlás Lézer Doppler áramlásmérő NIRS Oxigenizáció, Áramlás Perfúzió, Áramlási sebesség OPS/SDF képalkotás Fluorescence quencing microscopy Oxigén tenzió Áramlás Mikrogyöngy technikák MRI Oxigenizáció, Perfúzió

59 Periflux system Laser Doppler elven működik Alkalmas: Mikrokeringést vizsgáló véráramlás / perfusio és transcutan oxigén (TCOM, tcpo 2 ) és/vagy széndioxid monitorozásra módszereink

60 Orthogonális Polarizációs Spectrális képalkotás OPS Sidestream Dark Field SDF : az OPS továbbfejlesztett verziója Groner W. Nature Med (1999) 5: Ince C (2005) Crit Care 9:S13-S19

61 Köszönöm a figyelmet!