Állatkísérletek Elmélete és GyakorlataA kurzus

Function specific modul 13/1

Sebészeti Műtéttani Intézet

SZTE ÁOK 2016-2017-I. szemeszter

Kísérletek tervezés; Életjelenségek megfigyelése, rögzítése, nyilvántartása

Dr. Kaszaki József egyetemi docens

Életjelenségek monitorozása I.

Nem-invazív vizsgáló módszerekHőmérséklet mérésVérkeringés monitorozás:

Pulzus tapintás, számolás;Nem-invazív vérnyomás mérésElektrokardiogramElektrokardiogram

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 ± 0.4Szájüreg: 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

Állatfaj Végbél hőmérséklet Cº

Egér 36,5-38

Patkány 37,5-38

Aranyhörcsög 37-38- ritkábban hüvelyben

(magasabb)- bőrfelületen

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

baromfi 39,5-42

2. VérkeringésEgészséges állat: szívverések száma percenként

fajra jellemző értékek

Egér: 300-800Patkány: 300-500Aranyhörcsög: 120-140Tengerimalac: 230-380Nyúl: 130-325Törpesertés 60-90Törpesertés 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

2.1. Vérnyomás

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.

Nem-invazív vérnyomás mérés rágcsálókon

After training the rat to the tail cuff system, the rat is placed in a restrainer andwarmed. A pneumatic pulse sensor is attached to its tail. A cuff is placed around thetail, and slowly inflated above the systolic pressure until it causes pulsations tocease, measured by the piezo-electric pulse sensor. The cuff pressure at whichpulsations cease is taken to be the SBP in the tail. HR is determined automaticallyby counting pulses per unit time.

Állatkísérletek esetében is széles körben alkalmazott nem-invazív eljárás:

• a normális, illetve attól eltérő szívműködésről,

• ritmus zavarokról,

2.2. Elektrokardiográfia

Standard EKG hullám

• 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

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

Mérése megtekintéssel vagy tapintássaltörténik.

• Megtekintéssel a mellkas és a has mozgását

3. Légzés vizsgálata

• Megtekintéssel a mellkas és a has mozgását figyeljük;

• hideg időben a kilélegzett párás levegő is látható;

• tapintással a bordák mozgását érzékeljük.

LégzőszervrendszerEgészséges állat: fajra jellemző légzésszám

Egér 100-200Patkány 70-110Aranyhörcsög 40-100Tengerimalac 40-100Nyúl 30-60Nyúl 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.

3.1. Légzés biztosításEndotrachealis intubáció

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).

Légút biztosítása az állatkísérletekben 1.

Endotracheális intubáció

szabad légutak biztosítása: nyomásmérés, légzési

gázok (mintavétel), gyógyszer/anyagbeadás, BAL

krónikus kísérletekben

Endotracheális intubació nagyállat modellben

Laringoszkóp

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 atracheába 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 tubusonkeresztül.

• Cél: oxigenizáció növelése, a ventilláció biztosításaatelektázia megszüntetéseatelektázia 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).

• Egértől macska méretű állat lélegeztetésére alkalmas (15 g to 10 kg)

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)

4. Légzési gázok monitorozása

Kapnometria Pulzoximetria

Nem-invazív

Kilégzett CO2 mérése– Infravörös abszorpciós fotometria módszerével

Az artériás oxigén szaturáció mérése a keringési terület infravörös fényelnyelésének analízise alapján

Artériás pCO2 meghatározás

- nagyon pontos- nem folyamatos

Artériás pO2 – Oxigén szaturációMeghatározás

- nagyon pontos- nem folyamatos

Invazív: vérgázanalízis

analízise alapján

4.1. Kapnográfia vs Kapnometria

Kapnográfia • Az endotracheális CO2

(ETCO2 ) értékének mérése és a változás kijelzése (CO2

Kapnometria• Az ETCO2 érték mérése

(nincs hullámforma)

• Az eszköz elnevezése:a változás kijelzése (CO2hullámforma)

• A módszert alkalmazó eszköz neve: kapnográf

• Az eszköz elnevezése:kapnométer

Abszorpciós sávok

Egyetlen kilégzés CO2 analízise (Single Breath CO2)

% CO2

Kilégzésitérfogat

4.2. Pulzus oximetria (pulzoximetria)

1. Folyamatos, nem invazív módszer az artériás oxigén szaturáció és a szívfrekvencia mérésére.

2. A módszer legnagyobb előnye (és 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 infravörös fény

hullámhossza

Pulzus oximetria

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

Kapnográf / pulzoximéter

Mért paraméterek

EtCO2 kilégzett CO2RR légzési frekvenciaFiCO belégzett CO

OxiMax N-85

FiCO2 belégzett CO2SaO2 O2 szaturációP szívfrekvencia

folyamatos monitorozása.

Szenzorok

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

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-katétertNagy állat esetén leggyakrabban Foley-katéterthasználunk (ballonos, könnyen rögzíthető).

A katéterezéshez szükséges eszközök

- megfelelő méretű katéter- csatlakozó steril cső/mintavevő- bucik a lemosáshoz- dezinficiáló oldat- 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;

Szenzitivitás (érzékenység) - azt a minimum input jelet 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 direkt (közvetlen) nyomásmérés

elektromos jel átalakítást.

• A transducer kimenete elektromos jel, amit erősíteni és tárolni lehet;

A keringés alacsony és magas nyomású rendszere

1. Véna biztosítás

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

A vénás kanül lehetővé teszi a fenntartóanesztetikum, vizsgálandó készítmények és azinfúzió beadását, valamint vérminta vételt.infúzió beadását, valamint vérminta vételt.

A megfelelően pozicionált v. juguláris katéter acentrális vénás nyomás (CVP) mérését teszilehetővé, amelyből a keringő volumenre lehetkövetkeztetni.

v. jugularis

Nyomás szenzor

1

1. Centrális véna biztosítása, vénás nyomás mérés

v. femoralis

Nyomás szenzor

2

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

A. carotis

2. Artériás nyomás mérés

Nyomás szenzor

A. femoralis

1. A nyomásmérő rendszer üzembe helyezése,

2. Arteria kanülálása

3. Csatlakozás a mérőrendszerhez

Buborékmentesség

+ heparin (1-2 egység /ml)

A mérés lépései

+ 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

Nagy vérköri vérnyomás

Hemodinamikailag a szív afterloadja. Azadekvát szervperfúzió fenntartásaszempontjából kiemelkedő jelentőségű azátlagos artériás vérnyomás megfelelő szintenvaló tartása.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 aszöveti oxigenizációs, illetve, a keringésiigények kielégítésére. Ezért aigények kielégítésére. Ezért ahypovolaemiás betegek általábantachycardiásak, bár akut vérveszteségesetén 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,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 fecskendő használata)!

Mintavétel

használata)!

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

• A minta mennyisége: max. 1 ml vér;

• Levegőbuborékok eltávolítása a fecskendőből.

• Fecskendő lezárása.

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

Minta térfogat: min. 55 µµµµl

Mérés vérgázmérővel

AVL Compact 2(AVL Medical Instruments)

Minta térfogat: min. 55 µµµµl

Mérési idő: 20 sec

Vérgáz és sav-bázis paraméterek:Mért paraméterek:

pO2, pCO2, pH

Számított paraméterek:BE, HCO3-, O2sat, ctO2, 3 2 2

Metabolitok:cLaktát, cGlükóz

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

Eredmények értékelése

A vérgázanalízist befolyásoló tényezők:

• láz: paO2 ⇑⇑⇑⇑, paCO2 ⇑⇑⇑⇑

• hipotermia: 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

(g/L

)

Festék bolus injekció

(g/L

)ió

konc

entr

áció

(g/L

)

Idő (perc)0 0.5 Idő (perc)0 0.5

konc

entr

áció

(g/L

)

Bolus injekció

Transzpulmonális termodilúciós módszer elve

injekció

Tüdő

Katéter az a. femoralisban

V. jugularis katéter és

hideg fiziológiás só

injektálás (0,3-0,5 ml)

Perctérfogat mérés rágcsálókban

Termoszenzor katéter a carotis artériában

Adat gyűjtő-monitorozó

komputer rendszer

carotis artériában

Femoralis artéria katéterVérnyomás transducer

PiCCO monitor

CVP katéter

Perctérfogat monitorozás sertésenMesterséges lélegeztetés

Vérnyomás és

termoszenzor

katéter

Kilégzett CO2monitorozás

kapnográffal

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 hő szenzor méri.

Az artériás oldalon lévő termisztor katéter, egy másik

A Perctérfogat mérés technikája

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.

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

A mikroperfúzió monitorozásának eszközei

és jellegzetességei

A mikrocirkuláció monitorozása A mikrocirkuláció monitorozása

Lézer Doppler Lézer Doppler áramlásmérőáramlásmérő

NIRSNIRS

Fluorescence Fluorescence

ÁramlásOxigenizáció,

Áramlás

Perfúzió,

OPS/SDFOPS/SDFképalkotásképalkotás

Fluorescence Fluorescence quencing quencing

microscopymicroscopy

Mikrogyöngy Mikrogyöngy technikáktechnikák

MRIMRIÁramlásOxigenizáció,

Perfúzió

Oxigéntenzió

Perfúzió,Áramlási sebesség

Periflux system• Laser Doppler elven

működik• Alkalmas:

Mikrokeringést vizsgáló módszereink

• Alkalmas:� véráramlás / perfusio és� transcutan oxigén (TCOM,

tcpO2) és/vagy széndioxid monitorozásra

„„Sidestream Dark FieldSidestream Dark Field” ” „SDF”:„SDF”:

az OPS továbbfejlesztett az OPS továbbfejlesztett verziójaverziója

Orthogonális Polarizációs Orthogonális Polarizációs Spectrális képalkotás Spectrális képalkotás

”OPS””OPS”

Ince C (2005) Crit Care 9:S13-S19Groner W. Nature Med (1999) 5:1209-1212

Hol alkalmazható?

Csak vékony, epithel réteggel fedett struktúrák esetén

alkalmazható,

amelyek átvilágításához elegendő a szövet mélyéről

visszaérkező depolarizált fény - amely hátulról világítja meg a

felszín alatti struktúrákat.

1. Ideális, nem invazív alkalmazási terület: a sublinguális régió1. Ideális, nem invazív alkalmazási terület: a sublinguális régió

A nyelv alatti mucosa mikrokeringéseA nyelv alatti mucosa mikrokeringéseshockos állapotbanshockos állapotban

TÜDŐ MIKROKERINGÉS (OPS)PEEP 5 vízcm

OPS

Köszönöm a figyelmet!