استخدام جهاز متكامل للانساب المنخفض للتخدير، جهاز التنفس الصناعي، ونظام الرصد الفسيولوجي للقوارض
Summary
هنا، نقدم بروتوكولا لإدارة آمنة وفعالة الغاز مخدر للفئران باستخدام الرقمية، وانخفاض تدفق نظام التخدير مع وحدة التنفس الصناعي المتكاملة والرصد الفسيولوجية.
Abstract
تستخدم أجهزة التبخير الرقمية المنخفضة التدفق عادةً مضخة حقنة لإدارة التخدير المتطاير مباشرة في تيار من الغاز الناقل. وفقا لتوصيات رعاية الحيوان، يتم تسخين الحيوانات ورصدها خلال الإجراءات التي تتطلب التخدير. وتشمل معدات التخدير والمراقبة الفسيولوجية الشائعة خزانات الغاز، والمبخخات والمدرجات المخدرة، ووحدات التحكم في الإحترار ومنصات، وأجهزة التنفس الصناعي الميكانيكية، ومقاييس النبض. كما أن الحاسوب ضروري لجمع البيانات وللتشغيل الحاسوبي للمعدات. في مساحات أصغر أو عند القيام بالعمل الميداني، قد يكون من الصعب تكوين كل هذه المعدات في مساحة محدودة.
الهدف من هذا البروتوكول هو إظهار أفضل الممارسات لاستخدام المرذاذ الرقمية منخفضة التدفق باستخدام كل من الأكسجين المضغوط والهواء الغرفة، جنبا إلى جنب مع جهاز التنفس الصناعي الميكانيكية المتكاملة، ومقياس أكسدة النبض، والاحترار الأشعة تحت الحمراء البعيدة ك التخدير شاملة للجميع وجناح الرصد الفسيولوجية مثالية للقوارض.
Introduction
وكثيرا ما تتطلب البحوث التي تشمل نماذج حيوانية معدات متخصصة لجمع البيانات. هناك نوعان شائعان من المبخر مخدر تستخدم عادة لجراحة الحيوانات الصغيرة. تعتمد المبخات المخدرة التقليدية على التبخير السلبي للتخديرات المتطايرة على أساس الضغط الجوي وتدفق الغاز1،2،3،4،5،6،7،8،9،10. وهي مصممة للعمل بمعدلات تدفق من 0.5 لتر / دقيقة إلى 10 لتر / دقيقة ، مما يجعلها مثالية لنماذج الحيوانات الكبيرة11.
لقد أظهرنا مؤخرا آثار انخفاض تدفق المرذاذ الرقمية مقارنة مع المرذاذ التقليدية12،13. يمكن استخدام نظام التخدير الرقمي منخفض التدفق للحفاظ على على مخروط الأنف بمعدلات تدفق منخفضة جدا من 1.5-2.2 مرة حجم الحيوان دقيقة14،15،16.
هناك العديد من الفوائد لاستخدام نظام التخدير الرقمي. وهو يتضمن مضخة مدمجة ، والتي توجه في الهواء المحيط لاستخدامها كغاز ناقل. وهذا يسمح للمستخدم لإدارة التخدير دون استخدام الغاز المضغوط. وقد اقترحت الدراسات الحديثة17,18 أن استخدام الهواء بدلا من الأكسجين كغاز الناقل قد يكون مفيدا لكثير من الإجراءات.
ويمكن أيضا أن تكون رصد الفسيولوجية وقدرات الاحترار المثبتة في نظام التخدير الرقمية منخفضة التدفق. في معظم المؤسسات، والاحترار الحيواني والرصد الفسيولوجية مطلوبة من قبل اللجان الرعاية الحيوانية المؤسسية واستخدام19،20،21،22. وقد أظهرت الدراسات المقارنة بين الآثار الفسيولوجية للعوامل مخدر اكتئاب حاد في درجة حرارة الجسم, وظيفة القلب, ووظيفة الجهاز التنفسي23,24,25. غالبًا ما يكون وضع الحيوان على منصة الاحترار لمراقبة درجة حرارة الجسم الطبيعية والحفاظ عليها مطلوبًا. هناك العديد من الطرق المتاحة لاحترار الحيوانات، مثل سخانات المياه الدافئة، ومنصات التدفئة الكهربائية، ومصابيح الحرارة، ولكن كل من هذه لها عيوب كبيرة. في دراسات مقارنة طرق مختلفة من ارتفاع درجة حرارة الحيوانات، وقد وجد الاحترار الأشعة تحت الحمراء البعيدة لتكون الأكثر فائدة26. المرذاذ الرقمي يتضمن بنيت في الاحترار الأشعة تحت الحمراء البعيدة المثلية للحفاظ على درجة حرارة جسم محددة. هذا يلغي الاحتياجات لأي وحدات تحكم إضافية الوسادة الاحترار.
بالإضافة إلى مراقبة درجة حرارة الجسم ، يعد قياس أكسدة النبض طريقة شائعة لمراقبة معدل ضربات قلب الحيوان وتشبع الأكسجين. هذه الطريقة غير الباضعة بسيطة ودقيقة، وتوفر تقييمًا عامًا لقدرة الحيوان على تنظيم مستويات الأكسجين في الدم. يمكن توصيل مستشعر مخلب لقياس أكسدة النبض إلى نظام التخدير ، كما أظهرنا في السابق2.
غالبًا ما تكون التهوية الميكانيكية مطلوبة عندما يكون الحيوان تحت فترات أطول من التخدير ، أو كلما كان نمط التنفس في الحيوان بحاجة إلى التحكم فيه. المرذاذ الرقمي منخفض التدفق لديه القدرة على تقديم أنفاس التحكم في إما الضغط أو التحكم في الحجم. جهاز التنفس الصناعي المتكامل يلغي الحاجة إلى جهاز التنفس الصناعي الخارجي ومتطلبات إعداد الأنابيب الزائدة.
لأن يتم دمج كافة هذه الشاشات المشتركة والميزات في قطعة واحدة من المعدات، يتم تبسيط إعداد أنابيب بشكل كبير. الغرض من هذا البروتوكول هو إظهار الإعداد واستخدام نظام التخدير الرقمي الكل في واحد.
Protocol
Representative Results
Discussion
هذا النظام الرقمي للتخدير المنخفض التدفق يدمج التخدير والتهوية والاحترار ونظم الرصد الفسيولوجية في قطعة واحدة من المعدات. بالإضافة إلى ذلك، يحتوي النظام على مضخة داخلية، مما يسمح له باستخلاص الهواء المحيط لاستخدامه كغاز ناقل، مما يلغي الحاجة إلى مصدر للغاز المضغوط.
في هذا الإجراء، يتم استخدام النظام كقطعة واحدة من المعدات لتحل محل مرذاذ مخدر، والتنفس الصناعي الميكانيكي، ومقياس النبض، وسادة الاحترار. ونحن في السابق أظهرت التسليم مخدر بمعدل تدفق 100mL /min2. تعد إعدادات معدل التدفق أمرًا حاسمًا بالنسبة لتقنية التسليم المُخدرة هذه، حيث يتحكم معدل التدفق مباشرة في حجم التخدير السائل المستخدم. كما أننا أظهرنا في السابق كيف أن استخدام معدلات التدفق المنخفضة يوفر السائل المخدر1،2. عندما يتم توصيل المبخر التقليدي بجهاز التنفس الصناعي الميكانيكي، يجب أن يعمل المرذاذ بشكل مستمر في حين أن جهاز التنفس الصناعي في العينات من تيار الغاز. في حالة المرذاذ الرقمي مع جهاز التنفس الصناعي المتكامل ، يتم إخراج الغاز اللازم فقط للتهوية بواسطة جهاز التنفس الصناعي. وهذا يقلل من التكاليف المرتبطة بالسائل المخدر والغازات الحاملة ومرشحات الفحم.
على الرغم من أن هناك العديد من المزايا لاستخدام جهاز تبخير رقمي منخفض التدفق ، إلا أن هناك قيود أيضًا. تم تصميم هذا النظام للعمل بمعدلات تدفق منخفضة مثالية للقوارض والثدييات الصغيرة الأخرى ، ولكنه لا يقدم تخديرًا أعلى من معدلات التدفق 1000 مل / دقيقة. ولذلك فإن هذا النظام بالذات لا يصلح إلا للأنواع الحيوانية الصغيرة. يتضمن مقياس التأكسج النبضي المدمج جهاز استشعار لاستخدام الكفف فقط. لا ينصح باستخدام المستشعر على الذيل، والذي قد يكون قيدًا على بعض العمليات الجراحية. علاوة على ذلك، في حين يمكن رصد معدل التنفس من خلال هذا النظام عن طريق جهاز استشعار مخلب، يمكن أن يكون من الصعب الحصول على تسجيلات التنفس متسقة على مدى فترة طويلة من الزمن. وأخيرا، على عكس المبخر التقليدي، يتطلب هذا النظام الرقمي الكهرباء. تتوفر البطاريات للاستخدام في الحالات التي تكون فيها الطاقة الكهربائية غير متوفرة أو في حالة انقطاع التيار الكهربائي، ويمكنها تشغيل النظام خلال عدة ساعات من الاستخدام.
هذا الإعداد والبروتوكول إظهار الاستخدام الآمن والفعال لنظام التخدير الرقمية، وانخفاض تدفق مع وحدة متكاملة للتنفس الصناعي والرصد الفسيولوجية. هذا الإعداد سيكون مفيدا لأي مختبرات مع مقاعد البدلاء محدودة، أو حيث أنه ليس من الممكن أن يضم قطع متعددة من المعدات وأنابيب بالقرب من حقل الجراحية. هناك العديد من الفوائد لنظام الكل في واحد، بما في ذلك القضاء على خزانات الغاز المضغوط ومعدات الرصد الفسيولوجية منفصلة. وعموما، يمكن النظر في هذا النظام المتكامل من قبل مجموعات حيث استخدام المرذاذ التقليدية ليست مثالية.
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ولا يوجد لدى أصحاب البلاغ أي إقرارات.
Materials
| Intubation Kit | Kent Scientific Corporation | ETM-MSE | Includes intubation stage, intubation tube, LED light |
| Isoflurane Liquid Inhalation 99.9% | Henry Schein, Inc. | 1182097 | Glass bottle 250mL |
| MouseSTAT Pulse Oximeter | Kent Scientific Corporation | SS-03 | Integrated into SomnoSuite |
| Oxygen Tank | Indiana Oxygen Company | 23-160246 | Medical Grade O2 99% |
| RoVent Automatic Ventilator | Kent Scientific Corporation | SS-04 | Integrated into SomnoSuite |
| SomnoSuite Low Flow Digital Anesthesia System | Kent Scientific Corporation | SS-01 | Includes RightTemp Homeothermic Warming control, pad, and temperature sensors |
| SomnoSuite Mouse Starter Kit | Kent Scientific Corporation | SOMNO-MSEKIT | Includes nose cone, syringes, induction chamber, and charcoal canister |
Referenzen
- El-Attar, A. M. Guided isoflurane injection in a totally closed circuit. Anaesthesia. 46 (12), 1059-1063 (1991).
- Lockwood, G., Chakrabarti, M. K., Whitwam, J. G. A computer-controller closed anaesthetic breathing system. Anaesthesia. 48 (8), 690-693 (1993).
- Lowe, H. J., Cupic, M. Dose-regulated automated anesthesia (Abstract). British Journal of Clinical Pharmacologyl. 12 (2), 281-282 (1971).
- Walker, T. J., Chackrabarti, M. K., Lockwood, G. G. Uptake of desflurane during anaesthesia. Anaesthesia. 51 (1), 33-36 (1996).
- Weingarten, M., Lowe, H. J. A new circuit injection technic for syringe-measured administration of methoxyflurane: a new dimension in anesthesia. Anesthesia & Analgesia. 52 (4), 634-642 (1973).
- Enlund, M., Wiklund, L., Lambert, H. A new device to reduce the consumption of a halogenated anaesthetic agent. Anaesthesia. 56 (5), 429-432 (2001).
- Kelly, J. M., Kong, K. L. Accuracy of ten isoflurane vaporisers in current clinical use. Anaesthesia. 66 (8), 682-688 (2011).
- Matsuda, Y., et al. NARCOBIT – A newly developed inhalational anesthesia system for mice. Experimental Animals. 56 (2), 131-137 (2007).
- Soro, M., et al. The accuracy of the anesthetic conserving device (Anaconda) as an alternative to the classical vaporizer in anesthesia. Anesthesia & Analgesia. 111 (5), 1176-1179 (2010).
- Ward, C. S. . Physical principles and maintenance. Anaesthetic equipment. , (1985).
- Ambrisko, T. D., Klide, A. M. Evaluation of isoflurane and Sevoflurane vaporizers over a wide range of oxygen flow rates. American Journal of Veterinary Research. 67 (6), 936-940 (2006).
- Damen, F. W., Adelsperger, A. R., Wilson, K. E., Goergen, C. J. Comparison of traditional and integrated digital anesthetic vaporizers. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 54 (6), 756-762 (2015).
- Adelsperger, A. R., Bigiarelli-Nogas, K. J., Toore, I., Goergen, C. J. Use of a Low-flow Digital Anesthesia System for Mice and Rats. Journal of Visualized Experiments. (115), e54436 (2016).
- Flecknell, P. . Laboratory animal anaesthesia. , (2009).
- Mapleson, W. W. The elimination of rebreathing in various semiclosed anaesthetic systems. British Journal of Anaesthesia. 26 (5), 323-332 (1954).
- Chakravarti, S., Basu, S. Modern Anaesthesia Vapourisers. Indian Journal of Anaesthesia. 57 (5), 464-471 (2013).
- Mullin, L., et al. Effect of anesthesia carrier gas on in vivo circulation times of ultrasound microbubble contrast agents in rats. Contrast Media & Molecular Imaging. 6 (3), 126-131 (2011).
- Flores, J. E., et al. The effects of anesthetic agent and carrier gas on blood glucose and tissue uptake in mice undergoing dynamic FDG-PET imaging: sevoflurane and isoflurane compared in air and in oxygen. Molecular Imaging and Biology. 10 (4), 192 (2008).
- Carroll, G. . Small Animal Anesthesia and Analgesia. , (2008).
- Thomas, J., Lerche, P. . Anesthesia and Analgesia for Veterinary Technicians, 4th ed. 335, (2011).
- McKelvey, D. H. . Veterinary Anesthesia and Analgesia. , (2003).
- Tranquilli, W. J., Thurmon, J. C., Grimm, K. A. . Lumb and Jones’ veterinary anesthesia and analgesia. , 23-86 (2013).
- Matsuda, Y., et al. Comparison of newly developed inhalation anesthesia system and intraperitoneal anesthesia on the hemodynamic state in mice. Biological and Pharmaceutical Bulletin. 30 (9), 1716-1720 (2007).
- Garber, J., et al. . Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. 8th edn. , (2011).
- Zarndt, B. S., et al. Use of a far-infrared active warming device in Guinea pigs (Cavia porcellus). Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 54 (6), 779-782 (2015).
- Wolforth, J., Dyson, M. C. Flushing induction chambers used for rodent anesthesia to reduce waste anesthetic gas. Lab Animal. 40 (3), 76-83 (2011).
