Állatkísérletek az OrvostudománybanAz Az áállatkllatkíísséérletek elmrletek elméélete lete éés gyakorlatas gyakorlata

A A éés B kurzusoks B kurzusok

SZTE ÁOK Sebészeti Műtéttani Intézet2013 / 2014 / 1

Életjelenségek megfigyelése, rögzítése, nyilvántartása

Dr. Varga Gabriella

1. Bevezetés. Az állatkísérletek törvényi szabályozása, az engedélyezések menete (BM).

2. Az állatkísérletek etikai vonatkozásai; Az állati jólét szempontjai; Az állatok tudományos célra való felhasználása mellett és ellen szóló érvek (BM)

3. Az állatkísérletek elméleti háttere és jelentősége; A helyettesítés, csökkentés és tökéletesítés (3R) követelménye; Állatmodellek az orvosbiológiai kutatásokban (BM)

4. A kísérleti állatok species specifikus biológiája I; Kis állatok (rágcsálók) bonctana, élettana, örökléstana, immungenetikája, viselkedés biológiája

5. A kísérleti állatok species specifikus biológiája II; Nagy állatok bonctana, élettana, örökléstana, immungenetikája, viselkedés biológiája

6. Állatokkal való bánásmód és kezelési formák

7. A kísérleti állatok tartásának jogi szabályozása és a környezetgazdagítás; A kísérleti állatok és állatházak higiénés fokozatai, a kísérleti állatház működtetése

8. A fájdalom, a szenvedés és a stressz felismerése; Az altatás és a fájdalomcsillapítás általános szabályai; Kíméletes végpontok és az eutanázia alkalmazása

9. A műtétek általános elvei, az aszepszis szabályai, alapvető sebészi beavatkozások és sebkezelés

10. Kísérletek tervezése; Életjelenségek megfigyelése, rögzítése, nyilvántartása November 18

11. Kísérletek és projektek tervezése, kivitelezése. A kísérleti adatok feldolgozása, a statisztikai analízis alapjai November 25

12. Állatkísérletek helyettesítése, ún. "alternatív" módszerek December 02

Tematika 2013Tematika 2013--2014 2014 –– I. fI. féélléévv

Gyakorlati és elméleti vizsga időpontok kurzusonként

Kurzus Elméleti vizsga Gyakorlati vizsga

Állatkísérletek az Orvostudományban November 27 November 27Szabadon választható kurzus 17.00-17.30 17.30-19.00

Az Az áállatkllatkíísséérletek elmrletek elméélete lete éés gyakorlata As gyakorlata A November 27November 27 November 27 November 27 Kötelezően választható kurzus 17.00-17.30 17.30-19.00

Hivatalos ETR-ben hirdetett vizsga időpont December 09Január 13 Január 2717.00-17.30

Az Az áállatkllatkíísséérletek elmrletek elméélete lete éés gyakorlata Bs gyakorlata B December 12 December 12Kötelezően választható kurzus 8.30-9.30 9.30-11.00

Életjelenségek monitorozása I.

Nem-invazív vizsgáló módszerekHőmérséklet mérésVérkeringés monitorozás:

Pulzus tapintás, számolás;Nem-invazív vérnyomás mérésElektrokardiogram

Légzés monitorozás:légzésszám megállapításlégút biztosításmesterséges lélegeztetés

Kilégzett gázok monitorozása:KapnográfiaPulzoximetria

Kiválasztás: – vizelet monitorozás

1. Hőmérséklet mérésMaghő = belső szervek hőmérséklete (testfelszínen - 4-5 0C, a környezet függvényében)

Befolyásolja:

• Hely Patkány Kutya

Rectum: 37.1± 0.4 38.0 ± 0.4

Szájüreg: 36.7± 0.4 37.5 ± 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.

Hőmérséklet monitorozásaHőmérők

csipeszhőmérő

TesthőmérsékletEgészséges állat: fajra jellemzőBetegállat: normálistól eltérő –

lehet magasabb (baktérium v. vírus okozta betegségek) vagy alacsonyabb

Mérése: - leggyakrabban végbélben

- ritkábban hüvelyben (magasabb)

- bőrfelületen

Állatfaj Végbél hőmérséklet Cº

Egér 36,5-38

Patkány 37,5-38

Aranyhörcsög 37-38

Tengerimalac 38-40

Nyúl 38,5-39,5

sertés 38-40

Háziállatok testhőmérséklete

ló 37,5-38

szarvasmarha 38-39

juh 38,5-39,5

baromfi 39,5-42

kutya 38-39

macska 38,5-39,5

2. VérkeringésEgészséges állat: szívverések száma percenként

fajra jellemző értékek

Egér: 300-800Patkány: 300-500Aranyhörcsög: 120-140Tengerimalac: 230-380Nyúl: 130-325Törpesertés 60-90Kutya: 60-120Macska 90-120Ló 30-40Szarvasmarha 50-80Baromfi 150-200

vizsgálható: tapintással az állkapcson, a farok belső felén, nyakon

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.

2.1. Vérnyomás

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.

Nem-invazív vérnyomás mérés rágcsálókon

Standard EKG hullám

Állatkísérletek esetében is széles körben alkalmazott nem-invazív eljárás:

• a normális, illetve attól eltérőőőőszívműűűűködésrőőőől,

• ritmus zavarokról,• a szívfrekvenciáról,• a szívizom oxigén státuszárólad információt.

A humán EKG jelhez képest jelentős eltérések lehetnek a kísérleti állatok esetében; Pl. fordított T hullám

2.2. Elektrokardiográfia

A légzésszám az 1 perc alatti be- és kilégzések száma.

Mérése megtekintéssel vagy tapintássaltörténik.

• Megtekintéssel a mellkas és a has mozgását figyeljük;

• hideg időben a kilélegzett párás levegő is látható;

• tapintással a bordák mozgását érzékeljük.

3. Légzés vizsgálata

LégzőszervrendszerEgészséges állat: fajra jellemző légzésszám

Egér 100-200Patkány 70-110Aranyhörcsög 40-100Tengerimalac 40-100Nyúl 30-60Baromfi 20-50Sertés 8-18Juh 20-30Ló 10-15Szarvasmarha 10-30Kutya 15-30Macska 20-30

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).

3.1. Légzés biztosításEndotrachealis intubáció

Légút biztosítása az állatkísérletekben 1.

Endotracheális intubációszabad légutak biztosítása: nyomásmérés, légzési

gázok (mintavétel), gyógyszer/anyagbeadás, BAL

krónikus kísérletekben

Laringoszkóp

Endotracheális intubació nagyállat modellben

Az intubálás eszközei

leszívókatéter, leszívópumpa

Ruben-ballon szeleppel és maszkkal,tubuscsatlakozók, ragtapasz

laringoszkóp

endotrachealis tubusok

Guedel-tubus

Magill-fogó

fecskendőlaringeális maszk

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.

• Tracheostomia: tracheatubus vagy katéter bevezetése a

tracheába egy nyíláson keresztül sebészi beavatkozás során.

• Indikációk: a szabad légutak biztosítása hosszú időre,

mesterséges lélegeztetés, légzésmechanikai mérések.

Légút biztosítása az állatkísérletekben 2.

3.2. Mesterséges lélegeztetés• Mesterséges lélegeztetés: respirátor segítségével

juttatjuk a levegőt a tüdőbe a trachea tubuson keresztül.

• Cél: oxigenizáció növelése, a ventilláció biztosításaatelektázia megszüntetése

• Indikáció: Spontán légzés akadályozott, pl.mellkas megnyitás esetén

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).

4. Légzési gázok monitorozása

Artériás pCO2 meghatározás

- nagyon pontos- nem folyamatos

Artériás pO2 – Oxigén szaturációMeghatározás

- nagyon pontos- nem folyamatos

Kapnometria Pulzoximetria

Nem-invazív

Invazív: vérgázanalízis

Kilégzett CO2 mérése– Infravörös abszorpciós fotometria

módszerével

Az artériás oxigén szaturációmérése a keringési terület infravörös fényelnyelésének analízise alapján

4.1. Kapnográfia vs Kapnometria

Kapnográfia • Az endotracheális CO2

(ETCO2 ) értékének mérése és a változás kijelzése (CO2hullámforma)

• A módszert alkalmazóeszköz neve: kapnográf

Kapnometria• Az ETCO2 érték mérése

(nincs hullámforma)

• Az eszköz elnevezése:kapnométer

Abszorpciós sávok

Egyetlen kilégzés CO2 analízise (Single Breath CO2)

Kilégzésitérfogat

% CO2

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.

Pulzus oximetria

Működési elv 1.Az oxi és dezoxi-hemoglobin infravörös detektálása 2 külön hullámhosszon

A 2 LED által

kibocsátott

infravörös fény

hullámhossza

Működési elv 2: az artériás pulzus által hozzáadott többlet – variábilis - fényelnyelést alkalmazzák az aO2 szaturáció kiszámítására

Pulzus oximetria

Kapnográf / pulzoximéter

OxiMax N-85

Mért paraméterek

EtCO2 kilégzett CO2

RR légzési frekvenciaFiCO2 belégzett CO2

SaO2 O2 szaturációP szívfrekvencia

folyamatos monitorozása.

Szenzorok

5. A kiválasztás monitorozása

A húgyhólyag katéterezése

Definíció: a húgyhólyag mesterséges kiürítése

Cél: terápiás (műtéti előkészítés)diagnosztikus (folyadékháztartás monitorozása, urológiai,

mikrobiológiai vizsgálatok)

Katéterek

Anyaga: műanyag, latex vagy szilikon.

Nagysága: a külső átmérő mértékegysége 1 Charriére (1 Ch) vagy 1 French (1 F) (=0,33 mm)

Leggyakrabban Foley-katétert használunk (ballonos, könnyen rögzíthető).

A katéterezéshez szükséges eszközök

- megfelelő méretű katéter

- csatlakozó steril cső és zsák- bucik a lemosáshoz- dezinficiáló oldat- fiziológiás sóoldat (fecskendőben) a ballon feltöltéséhez

- steril katéter csúsztató olaj (Instillagel)

- steril gumikesztyűk

Életjelenségek monitorozása II.Invazív keringés vizsgáló módszerek

• Vénás nyomás• Artériás nyomás, pulzus• Kis vérköri, pulmonalis nyomás

• Kapilláris keringés• Perctérfogat• Véráramlás

Szenzor / transducer

A szenzor /jelátalakító (transducer) olyan eszköz, mely energiát konvertál ( hő, fény, hang, nyomás, mozgás, áramlás), másik energia formává, azaz elektromosenergiává;

o Szenzitivitás (érzékenység) - azt a minimum input jelet jelenti, amely detektálható output változást hoz létre;

o Range - a vizsgált paraméter még mérhető maximum és a minimum értékének különbsége;

o Pontosság – a mérés reprodukálhatóságának a foka

o Felbontás – a legkisebb detektálható input növekedés, amely detektálható output jelet eredmémyez;

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;

A direkt (közvetlen) nyomásmérés

A keringés alacsony és magas nyomású rendszere

1. Véna biztosítás

Általában a v. jugularis externa, v. femoralis a legalkalmasabb.

A vénás kanül lehetővé teszi a fenntartóanesztetikum, 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.

v. jugularis

v. femoralis

Nyomás szenzor

1

2

1. Centrális véna biztosítása, vénás nyomás mérés

Hemodinamikailag a jobb kamra preloadjára utal;Jelzi az érpálya töltöttségét;Szélsőséges helyzetekben jelzi a nagyfokú hypo-, illetve hypervolaemiát.

Centrális vénás nyomás mérés

A CVP normál érték: 3-8 Hgmm

Nyomás szenzor

A. femoralis

A. carotis

2. Artériás nyomás mérés

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

A mérés lépései

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

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.

3. Vérgáz analízisCélja: megállapítani

• az állatok vérgáz statusát(O2 felvétel, CO2 leadás a tüdőben, vér pH),

• a tüdő és vese működését, és szerepét a sav-bázis egyensúly fenntartásában,

• légzőszervi betegségeket.

Fázisok:

mintavétel, tárolás (szállítás),

mérés vérgázanalizátorral,

adatok korrekt interpretálása, a beteg kezelése.

Nem megfelelő eszközök,a minta nem megfelelő kezelése

pontatlanság

• A mintavétel előtt, a kanül térfogatának 4 szeresét leszívjuk/eldobjuk (5 ml-es leszívó fecskendőhasználata)!

• A mintavevő fecskendő (2 ml-es) alvadásgátlóheparint tartalmaz (50-100 U/ml vér; a kónusz feltöltése)!

• A minta mennyisége: max. 1 ml vér;

• Levegőbuborékok eltávolítása a fecskendőből.

• Fecskendő lezárása.

Mintavétel

AVL Compact 2(AVL Medical Instruments)

Mintadetektáló rendszer:érzékeli a levegőbuborékokat,érzékeli a minta mennyiségét, vezérli a minta helyzetét.

Minta térfogat: min. 55 µµµµl

Mérési idő: 20 sec

Mérés vérgázmérővel

Vérgáz és sav-bázis paraméterek:Mért paraméterek:

pO2, pCO2, pH

Számított paraméterek:BE, HCO3

-, O2sat, ctO2,

Metabolitok:cLaktát, cGlükóz

Elektrolitok:cK+, cNa+, cCl-, cCa2+

Eredmények értékelése

A vérgázanalízist befolyásoló tényezők:

• láz: paO2 ⇑⇑⇑⇑, paCO2 ⇑⇑⇑⇑

• hipotermia: paO2 ⇓⇓⇓⇓, paCO2 ⇓⇓⇓⇓

• levegőbuborékok

• hosszú idejű (>30 perc) tárolás.

4. Véráramlás - Perctérfogat (CO)mérés

• A általában a Fick módszerrel határozzuk meg a véráramlást

• A Fick módszer alapja:

10 részecske / perc

Indikátor higításos módszer

Festék minta koncentráció

koncentráció(g/L)

Idő (perc)

Festék bolus injekció

0 0.5 Idő (perc)0 0.5

koncentráció(g/L)

Bolus injekció

Tüdő

Katéter az a. femoralisban

Transzpulmonális termodilúciós módszer elve

V. jugularis katéter és hideg fiziológiás só

injektálás (0,3-0,5 ml)

Perctérfogat mérés rágcsálókban

Adat gyűjtő-monitorozókomputer rendszer

Termoszenzor katéter a carotis artériában

Femoralis artéria katéterVérnyomás transducer

Vérnyomás és termoszenzor katéter

Kilégzett CO2

monitorozás kapnográffal

PiCCO monitorCVP katéter

Perctérfogat monitorozás sertésenMesterséges lélegeztetés

Standard mennyiségű (2,5-5-10-20 ml), hideg fiziológiás só oldatot adunk nagy sebességgel a jobb pitvarba.

A folyadék pontos hőfokát a beinjektálás pontján hőszenzor 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.

A Perctérfogat mérés technikája

Kalkulált hemodinamikaiparaméterek a vénás, az arteriás nyomás és a perctérfogat (CO)

alapjánSzívindex = CO/test felszín (ml/min/m2)

Verő térfogat = CO/szívfrekvencia (ml)

Perifériás érellenállás = (Artériás nyomás-vénás nyomás)/CO

8.2. Az intesztinális permeábilitásvizsgáló módszerei

• Gravimetriás analízis• Kapilláris permeabilitás• Epitheliális permeabilitás

Gravimetriaszövet mintavétel;Nedves-súly méréseSzárítás súlyállandóságig, majd száraz-súly mérés

Nedves / Száraz súly = ödéma becslése

Köszönöm a figyelmet!