СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОКРАТНОГО ОТБОРА КРОВИ БЕЗ ПРИМЕНЕНИЯ АНТИКОАГУЛЯНТОВ
METHOD AND DEVICE FOR MULTIPLE BLOOD SAMPLING WITHOUT USING ANTICOAGULANTS

Изобретение относится к области ветеринарной медицины и направлено на разработку способа многократного отбора проб крови у млекопитающего. Способ может быть использован при проведении фармакокинетических, фармакологических и токсикокинетических исследований. Изобретение относится также к медицинской технике, в частности, к хирургическим инструментам, предназначенным для многократного отбора образцов крови у млекопитающего. Предложенное устройство представляет собой вводимый в организм млекопитающего хирургический инструмент для многократного отбора крови без применения антикоагулянтов, первая часть которого, вводимая для забора крови в кровеносный сосуд, состоит из продолговатого корпуса, имеющего сквозную внутреннюю полость по всей его длине (иначе говоря, полость представляет собой канал или просвет), и вторая часть («заглушка») состоит из отдельной детали, соответствующей по форме внутренней полости корпуса и предназначенной для обратимого введения в указанную полость и изоляции ее таким образом от среды, заполняющей кровеносный сосуд. В предпочтительном исполнении корпус устройства и его внутренняя полость имеют цилиндрическую форму, то есть устройство представляет собой трубку или полую иглу, и запирающая его деталь-заглушка тоже имеет цилиндрическую форму. Устройство может быть использовано при изготовлении различных устройств для многократного взятия крови, при многократном взятии крови, а также как часть устройства для многократного введения жидкостей в организм млекопитающего, для переливания крови и других инфузионных растворов.
Описание чертежей
Фиг. 1. Лабораторная крыса в фиксаторе
Фиг. 2. Введение внутривенного катетера в хвостовую вену крысы
Фиг. 3. Выведение мандрена из внутривенного катетера
Фиг. 4. Удаление порта катетера
Фиг. 5. Отбор крови в пробирку
Фиг. 6. Закупорка просвета трубки для отбора крови «заглушкой»
Фиг. 7. Устройство с «заглушкой» в хвостовой вене крысы
Фиг. 8. Зафиксированное на животном устройство
При фармакокинетических исследованиях, связанных с многократными и частыми отборами проб крови особое внимание уделяется получению проб крови, которое происходит в первые 24 часа с момента начала эксперимента, так как на этот промежуток времени приходится наибольшее количество временных точек отбора, иногда до 10 проб отбирается в течение уже первых 1.5-2 часов). Такая интенсивность отбора влечет за собой различные нарушения, связанные с тем, что каждый последующий прокол вены приводит к травмированию эндотелия сосуда, что, в свою очередь, запускает каскад реакций, приводящих к повышению тромбообразования как внутри сосудистого русла, так и в получаемой пробе - в пробирке. Все это со временем приводит к затруднению последующих качественных отборов проб крови, а иногда и к невозможности его выполнения и/или искажению результатов исследования. Поэтому существует необходимость создания способа, обеспечивающего минимальное травмирование сосудов и тканей хвоста при многократных отборах, при отсутствии антикоагулянтов (при фармакокинетических исследованиях препаратов, оказывающих влияние на свертывающую-противосвертывающую системы организма применение антикоагулянтов не допустимо).
В настоящее время известны следующие решения, позволяющие производить многократный отбора крови у животных.
В заявке US 2014236045 раскрыты устройство и способ его использования. Устройство включает в себя участок для фиксации животного, полую иглу, прикрепленную к устройству для переноса жидкой среды. Конструкция предусмотрена для плавного автоматического введения и отбора жидкости из/в хвостовую вену с удерживающим устройством для хвоста. Боковой привод, соединен с устройством переноса жидкого вещества, перемещает полую иглу в прямом направлении так, чтобы она была вставлена в кровеносный сосуд правильно выровненного хвоста. Устройство подключается к компьютеру, запрограммированному для автоматического выполнения всех функций и управления всеми компонентами системы.
В публикации NC3Rs "Temporary cannula" (доступно on-line https://www.nc3rs.org.uk/rat-temporary-cannula-non-surgical-updated) раскрыт способ катетеризации хвостовой вены с использованием временной канюли с гепарином. Временную канюляцию латеральной хвостовой вены применяют при повторных отборах крови в течение короткого периода времени (например, несколько часов), поскольку это позволяет избежать многократных проколов и повреждение хвостовой вены. Внутривенный катетер вводится в латеральную хвостовую вену, отбирается кровь. Затем в просвет канюли вставляется порт, который закрывает просвет канюли, а затем для предотвращения свертывания крови в катетер через порт вводят раствор гепарина. Преимуществом данного способа является отсутствие хирургического вмешательства, минимальное количество проколов и травмирования хвоста. К недостаткам следует отнести использование раствора гепарина для обслуживания катетера (в некоторых исследованиях применение антикоагулянтов запрещено); трудности во время фиксации катетера с портом на длительное время; неизбежные потери крови вследствие необходимости промывки катетера от остатков антикоагулянта.
Раскрытый в публикации Jespersen at al. "Femoral Arterial and Venous Catheterization for Blood Sampling, Drug Administration and Conscious Blood Pressure and Heart Rate" (доступно on-line, https://www.jove.com/video/3496/femoral-arterial-venous-catheterization-for-blood-sampling-drug) способ позволяет проводить бедренную артериальную или венозную катетеризацию для отбора проб крови, введения лекарств и измерения кровяного давления и сердечного ритма. Отбор крови у крыс хирургическим способом происходит при помощи постановки катетера в бедренную вену, с последующей фиксацией катетера.
После фиксации катетера в бедренной вене проводят его туннелирование через заранее проделанный разрез кожи в области зашейка. Для избежания тромбообразования в катетер вводят промывочный раствор гепарина (гепариновый замок). В некоторых протоколах требуется введение раствора декстрана и других Сахаров. Обслуживание катетера проводят после каждого отбора проб, но не реже одного раза в три дня. Постановка долговременного катетера хирургическим методом имеет ряд преимуществ: одновременный забор крови и введение препарата, минимальное воздействие стрессового фактора на животное во время отбора проб. Но есть и недостатки: само хирургическое вмешательство, обслуживание катетера, необходимое для поддержания проходимости, громоздкость конструкции, в дальнейшем ее применении, индивидуальное содержание животного в клетке, повышенные требования к квалификации обслуживающего персонала.
Способ, раскрытый в публикации NC3Rs «Tail vein» (доступно https://www.nc3rs.org.uk/rat-tail-vein-non-surgical), представляет собой отбор крови при помощи иглы - катетера - бабочки. Крысу фиксируют в рестрейнере. Перед отбором крови крысу греют в блоке для нагрева с температурой 37-38°С на 10 минут, либо греют хвост в емкости с водой при температуре не более 39°С. Суть метода заключается в постановке иглы - катетера - бабочки в хвостовую вену и дальнейшем отборе крови в пробирку. Способ позволяет в течение нескольких минут получить до 1,0 мл крови; не требуется обезболивающих веществ и хирургического вмешательства. Однако многократные пункции (если это подразумевает исследование) приводят к нарушениям микроциркуляции крови в самом органе (хвост), может развиться асептический воспалительный отек. Более значимые нарушения иногда вызывают дегенеративные изменения, вплоть до некроза кончика хвоста. Все это может привести к затруднению сопутствующих оценок физиологических параметров животного (таких как измерение АД, ЧСС, сатурации), а также к искажению получаемых результатов.
Таким образом, известные решения, позволяющие проводить многократный отбор образцов венозной или артериальной крови млекопитающего, подразумевают или осуществление многочисленных проколов для обора каждого образца, либо применение антикоагулянтов для предотвращения образования тромба в устанавливаемом устройстве для отбора крови. Оба подхода значительно ограничивают область применения известных способов.
Авторы настоящего изобретения применили новый подход при разработке своего способа многократного отбора образцов крови. Предварительно для удобства животное может быть зафиксировано в удерживающем устройстве, однако этот шаг является необязательным. Как и в других известных способах, часть устройства для отбора крови (иглу или трубку) вводят в кровеносный сосуд животного любым доступным способом и отбирают первый образец крови через внутренний канал, проходящий по той части устройства, которая погружена в сосуд, и открывающийся наружу для вывода крови. Следующим шагом, в отличие применяемых в известных ранее способах, является механическое перекрывание данного канала деталью, имеющей соответствующие каналу форму и размер, и обеспечение таким образом закупорки канала. Таким образом изолируют внутреннюю среду кровеносного сосуда от внутренней полости введенной в сосуд иглы или трубки и предотвращают контакт находящейся в сосуде крови с атмосферным воздухом. Таким образом, образования кровяного сгустка в полости устройства или в примыкающей части сосуда не происходит. Ранее в информационных источниках не было раскрыто использование обратимого закупоривания (обтурирования) просвета трубки, служащей для отбора крови, между процедурами отбора образцов.
Таким образом, новый технический результат, достигаемый заявленным способом (либо применением заявленного устройства) заключается в предотвращении образования тромба, закупоривающего внутреннюю полость устройства для отбора крови, без применения антикоагулянтов. Для осуществления повторного отбора крови перекрытие внутренней полости должно быть обратимым, то есть данная деталь может быть извлечена из полости при необходимости отбора следующего образца крови. Не имеет большого значения, из какого материала сделаны вводимое в сосуд устройство для отбора образца крови и деталь для перекрывания его внутренней полости, здесь могут быть использованы любые материалы, обычно применяемые в хирургии при изготовлении устройств для отбора крови. Это могут быть синтететические полимеры - например, полиамид, полиэстер, полипропилен, фторпропилен, пролен, PDS, эталон, дермалон, максон, нейлон, суржилен, суржипро, мирален, дафилон, корален (флексамид), максилен, различные металлы и их сплавы - сталь, титан, платина. Для изготовления устройства, в зависимости от потребностей экспериметатора, могут применяться также различные по степени рассасывания материалы: рассасывающиеся (абсорбирующиеся)-кетгут (простой, хромированный, с ускоренным сроком рассасывания), материалы на основе полигликолидов (викрил, полисорб, биосин, дексон, максон), целлюлозы (окцелон, кацелон, римин), на основе полиглекапрона-25 (монокрил), полидиоксанон (PDS и PDS II), полиуретанов (полиуретан); - условно рассасывающиеся - шелк (вощеный и обработанный силиконом), полиамид (капрон); - нерассасывающиеся-полиэфиры (мерсилен, этибонд, лавсан, суржидак, этифлекс, тикрон), полиолефины (пролен, суржипро, полипропилен, суржилен, полиэтилен), фторполимеры (фторэст, гортекс, фторлон, фторэкс, фторлин), полившшлидены (корален), металлическая проволока (стальная, нихромовая, платиновая), лен, хлопок, конский волос. Применение рассасывающихся материалов дает возможность после проведения необходимых процедур оставить устройство в сосуде. Проникающая в сосуд часть устройства может быть достаточно жесткой, что сделает возможным ее введение без вспомогательных устройств (например, стальная игла), или мягкой, что потребует применения дополнительного устройства для ее введения. Аналогично, деталь, закрывающая внутреннюю полость, также может быть выполнена из материалов различной жесткости и эластичности, если они позволяют выполнять ее основную функцию - обратимое перекрывание внутренней полости устройства. Внешний и внутренний диаметр устройства определяется исходя из размеров кровеносного сосуда, из которого предполагается производить отбор образцов крови, необходимые данные хорошо известны из уровня техники.
Заявленное изобретение было впервые осуществлено с использованием лабораторных крыс. В качестве трубки для отбора крови был использован периферический внутривенный катетер в диапазоне размеров 22-26 G (наиболее часто применяемых в практике при работе на лабораторных крысах). Пластиковая трубка была получена из катетера путем срезания его порта, что позволило оставлять катетер в сосуде на длительное время. Многократная проходимость катетера без использования антикоагулянтов была решена подбором заглушек различного диаметров, учитывая их гибкость и удобство в использовании. Подготовка материалов: в качестве заглушки использовали капроновую или нейлоновую нить, которая коммерчески доступна в виде рыболовной лески разного размера. Подбор диаметра заглушки для каждого катетера происходит опытным путем: заглушка должна с небольшим усилием проникать в катетер и с небольшим усилием выниматься из него. В результате были подобраны оптимальные размеры устройства и заглушки при его использовании для отбора крови из хвоста крысы. Для катетера 22G (внешний диаметр 0,8 мм) - диаметр лески 0,5 мм, 24G (внешний диаметр 0,7 мм) - диаметр лески - 0,3 мм, 26G (внешний диаметр 0,6 мм) - диаметр лески 0,2 мм. Размер катетера подбирался в зависимости от возраста, пола, толщины хвостовой вены животного, из которого проводился отбор крови. Например, для крыс возраста 6-8 недель использовали катетер 26G, 9-12 недель - 24G, с 11 недели и выше - 22G. Перед использованием леску предварительно дезинфицировали, обрабатывая в 0,05% растворе хлоргексидина биглюконата. При введении катетера для придания ему жесткости применяли полый мандрен.
Пример 1. Установка устройства для многократного отбора крови.
Усаживают крысу в фиксатор (Фиг. 1), для улучшения кровотока и увеличения количества собранной крови прогревают животное на подогреваемой панели (блок подогрева) при t 37-38°±0,5 в течение 25-30 минут перед началом процедуры., вводят в хвостовую вену крысы катетер необходимого размера (Фиг. 2), убеждаются в правильности попадания в сосуд (в просвете мандрена появляется кровь), вытаскивают мандрен (Фиг. 3) и обрезают с помощью ножниц порт катетера (Фиг. 4), при этом пластиковая трубка катетера на большую ее часть остается в сосуде, меньшая часть немного выступает снаружи, для удобства отбора крови и возможности ее фиксации (Фиг. 5). Удаление порта катетера дополнительно ускоряет отбор крови. После отбора нужного количества крови в пробирку в катетер ставили нейлоновую заглушку (Фиг. 6, 7). Для отбора следующего образца заглушку вынимали.
В случае, если перерыв между временными точками отбора составляет более часа, возможна фиксация устройства с помощью эластичной хирургической пленки (Фиг. 8). В этом случае, для комфорта животного, допускается выпустить его из фиксатора и содержать совместно с другими (не требуется индивидуальное содержание).