Method Article
Burada, mesane duvarının ve idrara çıkma dinamiklerinin görüntülerini yakalamak için cerrahi olarak implante edilen ve manevra yapılan yüksek çözünürlüklü bir kapsül endoskop kullanarak köpek mesanesini incelemek için bir protokol sunuyoruz. Prosedür, hassas ürodinamik çalışmalar geliştirmek için içgörüler sunar.
Bu çalışmada mesane muayenesi için kapsül endoskopinin fizibilitesi ve potansiyel uygulamaları bir köpek modeli kullanılarak araştırılmıştır. Üç yetişkin erkek Beagle köpeğine kapsül sistoskopların cerrahi implantasyonu yapıldı ve her grupta bir Beagle bulunan üç gruba ayrıldı: Grup A (Beagle A) 8 saat boyunca sabit sırtüstü pozisyonda kaldı, Grup B (Beagle B) 8 saat boyunca serbestçe hareket etti ve Grup C (Beagle C) her biri 20 dakika boyunca manuel olarak ayarlanmış pozisyonlara (yüzüstü, sırtüstü, çömelme) sahipti. İmplante edilen kapsül endoskopları tüm köpeklerde başarılı bir şekilde işlev gördü. Grup A öncelikle mesane tabanının görüntülerini yakaladı (6 sa 27 dk). Grup B'de mesane boynu ve tabanının görüntüleri (7 saat 12 dk) ve doğal idrar yapma sırasında mesane boynu, prostat fossa ve eksternal üretral sfinkterin dinamik görüntülenmesi elde edildi. Grup C'de mesane boynu, tabanı ve apeks görüntüleri bulundu (56 dk). Bu çalışmanın bulguları, kapsül endoskopinin köpek mesane duvarının dinamik, yüksek kaliteli görüntülerini sağlama yeteneğini göstermekte ve doğru ve ürodinamik değerlendirmeler geliştirme potansiyelini göstermektedir.
Ürolojik cerrahide yaygın bir tanı aracı olan transüretral sistoskopi, mesane kanserinin tanısında güvenilir bir yöntem olmasının yanı sıra tedavi ve ameliyat sonrası takipte de önemli bir araç olarak klinik olarak yaygın olarak kullanılmaktadır1. Bununla birlikte, geleneksel sistoskopik muayene, ister sert ister esnek olsun, genellikle hastalarda rahatsızlığa neden olur ve üretra hasarı ve retrograd enfeksiyon gibi komplikasyonlara yol açabilir2. Ek olarak, geleneksel ürodinamik testler, idrar yollarının normal fizyolojik aktivitesini ve hastaların zihinsel ve psikolojik aktivitelerini bozarak, sonuçlarda kaçınılmaz olarak bazı hatalar ortaya çıkarmaktadır 3,4,5. Bu nedenle, minyatür, rahat, kör nokta içermeyen ve daha doğru bir tanı yönteminin geliştirilmesi, sistoskopinin ilerlemesi için gelecekteki bir yönü temsil etmektedir.
Kablosuz endoskopi olarak da bilinen kapsül endoskopi, gastrointestinal muayenelerde yaygın olarak uygulanmakta olup, kolaylık, ağrısızlık, çapraz enfeksiyon olmaması ve normal hasta aktivitelerinde aksama olmaması gibi faydalar sunmaktadır. Kapsül endoskopi ile kapsamlı gastrointestinal sistem görüntüleme verilerinin ağrısız bir şekilde elde edilmesi standart bir yöntem haline gelmiştir6,7,8. Mesanenin üretra yoluyla dış ortama bağlı içi boş bir organ olduğu göz önüne alındığında, üretra yoluyla mesaneye uygun büyüklükte bir kapsül verilebilir.
Buna dayanarak, bir kapsül sistoskop kavramını öneriyoruz ve hayvan deneyleri yoluyla yeni bir tanı aracı olarak avantajlarını ve potansiyel uygulamalarını araştırıyoruz, böylece kapsül endoskopi teknolojisinin gelecekteki gelişimi için yeni bilgiler sağlıyoruz. Bu bağlamda, kapsül sistoskopunun net intravezikal görüntüler elde edebileceğini ve fizyolojik idrara çıkma işlemi sırasında farklı yapıların dinamik değişikliklerini yakalayabileceğini ve daha doğru ürodinamik testlerin geliştirilmesi için içgörüler sağladığını varsayıyoruz. Bu, gelecekte hasta rahatsızlığını potansiyel olarak en aza indirebilir ve sistoskopik incelemeler için endikasyonları genişletebilir.
Bu araştırma, Jiangsu Üniversitesi Bağlı Kunshan Hastanesi Tıbbi Etik Komitesi tarafından Deney Hayvanlarının Etik ve Refahı Yönergelerine sıkı sıkıya bağlı kalarak onaylanmıştır. Etik onay belge numarası 2021-06-008-K01'dir.
1. Konular
2. Deneysel materyaller
3. Deneysel tasarım
Bu çalışmada, her Beagle'a (n = 3) mesanesine cerrahi olarak implante edilen bir kapsül endoskop verildi ve tüm hayvanlar normal ameliyat sonrası iyileşme gösterdi. Kapsül endoskopları düzgün bir şekilde çalıştı ve görüntüleme çalışmaları ile onaylandığı gibi köpekler içinde güvenli bir şekilde kaldı (Şekil 2). Cihazlar, uzaktan kumanda altında, kubbe, arka duvar, ön duvar, boyun ve hem sağ hem de sol yan duvarlar dahil olmak üzere çeşitli aşamalarda mesanenin tüm anatomik bölgelerinin net görüntülerini yakaladı. Beagle A'da endoskop 6 saat 27 dakika boyunca, öncelikle mesane tabanının görüntülerini elde etti (Şekil 2A). Beagle B'de endoskop, mesane boynunun dinlenme durumunda (Şekil 2D), idrara çıkma sonrası (Şekil 2H) ve mesane tabanının (Şekil 2I) görüntüleri dahil olmak üzere 7 saat ve 12 dakika boyunca görüntüler elde etti. Bu grup, köpeklerin normal fizyolojik idrara çıkma süreci sırasında mesane boynu prostat fossa-dış üretral sfinkterin dinamik değişikliklerini başarıyla yakaladı. Anahtar gözlemler şunlardı: 1. İdrar yapma başlangıcında mesane boynunun açılması (Şekil 2E). 2. Daha sonra, prostat fossasının genişlemesi ve ardından idrar akışına izin vermek için dış üretral sfinkterin açılması (Şekil 2F). 3. İdrar yaptıktan sonra, önce dış üretral sfinkter kapandı, ardından prostat fossa ve son olarak mesane boynu kapandı (Şekil 2G), idrara çıkmanın sonunu işaret etti (toplanan fizyolojik idrara çıkma sürecinin videosu Ek Video 1 olarak mevcuttur). Beagle C, her biri 20 dakika boyunca yüzüstü, sırtüstü ve çömelme pozisyonlarında konumlandırıldı ve mesane boynu (Şekil 2J), taban (Şekil 2K) ve kubbe (Şekil 2L) görüntüleri dahil olmak üzere toplam 56 dakikalık görüntü elde edildi.
Resim 1: Endoskopun mesaneye yerleştirilmesi işlemi. (A) Kapsül endoskopunun kesilmesi ve yerleştirilmesi. (B) Kapsülün aktivasyonu. (C) Mesanenin dikilmesi Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Kapsül endoskopi ve kapsül endoskopunun radyolojik lokalizasyonundan elde edilen görüntüler. (A) Grup A'da mesane tabanının görüntüsü (kese-ip sütür kanaması). (B) A Grubu'ndaki bir beagle'ın mesane içinde bulunan kapsülü gösteren abdominal radyografisi. (C) Grup A'daki bir beagle'ın kapsülü mesane içinde olduğu BT görüntüsü. (D) Grup B'deki mesane boynunun görüntüsü (dinlenme durumu). (E) Grup B'deki bir beagle'ın mesane boynunun dilatasyon, idrara çıkma başlatma görüntüsü. (F) Grup B'de mesane boynu ve prostat fossa genişlemesini, dış üretral sfinkter açıklığını, idrarın dışarı atılmasını ve idrar akışı ile mesane boynuna doğru hareket eden kapsül endoskopunu gösteren bir beagle görüntüsü. (G) Grup B'de mesane boynu kapalı, idrara çıkmanın tamamlandığını gösteren bir beagle görüntüsü. (H) Grup B'de idrar yapma sonrası mesane boynunun görüntüsü. (I) Grup B'de mesane tabanının görüntüsü. (J) Grup C'de mesane boynunun görüntüsü. (K) Grup C'de mesane tabanının görüntüsü. (L) Grup C'de mesane apeksinin görüntüsü. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Ek Video 1: Endoskop kullanılarak elde edilen fizyolojik idrara çıkma sürecinin videosu. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Son yıllarda endoskopik teknolojinin ilerlemesi ile birlikte hem rijit hem de fleksibl sistoskoplar klinik pratikte yaygın olarak uygulanmaktadır. Rijit sistoskopinin konvansiyonel uygulaması, çok sayıda kör nokta ve önemli travma ile genellikle hantaldır. Hastalar işlem sırasında yüksek psikolojik stres yaşarlar ve rahatsızlık veya ağrının yanı sıra artan kalp hızı, yüksek kan basıncı ve psikolojik stres reaksiyonları gibi fizyolojik tepkilerle karşılaşabilirler7. Fleksibl sistoskopi ise operasyonda daha fazla esneklik sunar, rijit sistoskopiye kıyasla hasta rahatsızlığını hafifletir ve kör noktaları neredeyse ortadan kaldırır. Bununla birlikte, çapraz enfeksiyon riski ve hasara yatkınlık dahil olmak üzere hala dezavantajlar taşır9. Ayrıca, geleneksel sistoskopik muayeneler, mesane mukozal durumunun uzun süreli dinamik gözlemi yeteneğinden yoksundur ve büyük ölçüde doktorun bireysel deneyimine dayanır ve bu da yanlış tanıya yol açabilir. Ek olarak, sınırlı eksplorasyon süresi ve kısıtlı eksplorasyon açıları nedeniyle, geleneksel sistoskopinin tanısal etkinliğinin daha da iyileştirilmesi gerekmektedir10,11. Bu nedenle, uygun ve sürdürülebilir bir inceleme yöntemine acil bir klinik ihtiyaç vardır.
Kapsülün implantasyonu ve geri alınması bu çalışmada önemli zorluklar ortaya koymaktadır. Şu anda klinik uygulamada yaygın olarak kullanılan kapsül endoskopların çapı 1 cm'yi aşmaktadır. Deneyimizde, kullanılan kapsül endoskopunun çapı 1.1 cm'dir ve bu, bir Beagle'ın üretrasının en dar kısmından daha geniştir. Bu nedenle, kapsül endoskopunun implantasyonu için açık bir cerrahi prosedür benimsendi. İnsan üretrasının ortalama çapı erkeklerde 5-7 mm, dilatasyon olmadan dişilerde 6 mm'dir ve dilatasyon üzerine 1 cm'ye kadar genişler12. Üretra, mevcut kapsül endoskoplarının mesaneye geçişini engelleyen bir kapanma direnci gösterir. Sonuç olarak, üretradan bir kapsül endoskopunun sokulması ve alınması, daha küçük bir kapsül boyutu gerektirir. Arka üretra taşlarının hidrostatik basınçla mesaneden dışarı atılabildiği ve küçük taşların üretradangeçirilebildiği belirtilmiştir 13. Yeterince küçük kapsüllerin mesaneye sıvı veya kateter yoluyla sokulabileceği ve idrarla dışarı atılabileceği sonucuna varıyoruz. Bununla birlikte, mevcut teknoloji ile bu kadar minimal boyutlara ulaşmak zor görünüyor. Kapsül endoskopları için gereken küçük boyut göz önüne alındığında, uzun bir pil ömrü gereksizdir. Bu, mesane görüntülerinin çoğunun Beagle'ın vücut pozisyonunun değiştirilmesiyle hızlı bir şekilde elde edildiği Grup C bulguları ile desteklenmektedir. Bu nedenle, pilin boyutunu küçültmek, gelecekte kapsül sistoskoplarının genel boyutunu azaltmak için uygun bir yaklaşım olabilir. Kablosuz şarj teknolojisi de çeşitli sektörlerde hızla ilerlemektedir14. Ayrıca, kapsül boyutu ve pil ömrünün zorlukları gelecekte aynı anda ele alınabilirse, bir kapsül endoskopunu mesanede uzun süre bırakmak mümkün olacaktır. Bu yetenek, mesane malignitesi nüksünün ve ilerlemesinin uzun süreli izlenmesine izin verecek ve potansiyel olarak hastaları mesane kanseri ameliyatından sonra tekrarlanan sistoskopik muayenelerin rahatsızlığından koruyacaktır.
Bu deneyde, A, B ve C olarak adlandırılan üç grup, toplam 24 saatlik video verisi elde etti. Grup A'nın görüntüleri mesane tabanının görüntüleriyle sınırlıydı; Grup B'nin görüntüleri hem mesanenin tabanının hem de boynunun görüntülerini içerirken, Grup C'nin görüntüleri mesanenin boynunun, tabanının ve kubbesinin görüntülerini kapsıyordu. Bu analiz aşağıdaki nedenlerle yapılmıştır. Standart kapsül endoskoplarında, kamera ucu (ön uç), sıvı içindeyken kamera ucunun yerle dikey olarak aynı hizada kalmasını sağlamak için hava içeren kuyruk ucundan daha ağırdır. Bu, mesanenin tabanıyla tutarlı bir şekilde hizalanan Grup A'nın görüntüleri ile kanıtlandı. Grup B'nin deneyi, çömelme pozisyonunda kameranın mesanenin boynu ile hizalandığını ve yatar pozisyonda mesanenin kubbesinin görüntülerini yakalamadan mesanenin tabanı ile hizalandığını ortaya koydu. Grup C'nin deneyinde, köpekleri manuel olarak sırtüstü pozisyonda konumlandırarak, mesanenin kubbesinin görüntüleri başarıyla yakalandı.
Üç deney grubunun karşılaştırılması, köpekler doğal durumdayken, standart kapsül endoskoplarının gözlem aralıklarında kör noktalara sahip olduğunu ve bu da tam görüntüleri yakalamayı zorlaştırdığını açıkça göstermektedir. Köpeğin pozisyonunu manuel olarak değiştirerek, mesanenin iç duvarının çoğu yakalanabilir. Kapsül endoskoplarının bağımsız hareket edememesinin sınırlamasını ele almak için mevcut çözümler arasında manyetik kontrol sistemleri ve motor tahrikli pervane sistemleri bulunmaktadır. Manyetik kapsül ilk olarak Given Imaging tarafından tasarlanmış ve geliştirilmiştir ve şu anda klinik ortamlarda yaygın olarak kullanılmaktadır ve geleneksel kapsül endoskopunun midenin tam görüntülerini yakalayamamasının üstesinden gelmektedir15. Pervane tahrikli kapsül ilk olarak 2009 yılında CRIM laboratuvarı tarafından geliştirildi. Üç bölümden oluşur: bir kablosuz kumanda, bir pil ve dört motor içeren bir destek kabuğu. Kablosuz olarak kontrol edilen kapsül, sıvı dolu bir midede 7 cm/s'ye varan hızlarda hareket edebilir. Hareket destek sistemleriyle donatılmış endoskopik kapsüllerin artık sıvı dolu bir midede hareket ettiği ve görüntü verilerinin %75'inden fazlasını yakaladığı kanıtlanmıştır16. Mesanede peristaltizm bulunmadığından ve mideye kıyasla daha stabil bir iç ortama sahip olduğundan, bu hareket destek sistemi gelecekte mesanenin daha kapsamlı görüntüleme verilerini elde etmek için mesane kapsüllerine de uygulanabilir.
Sistoskopi, mesane anormalliklerini gözlemlemenin ötesinde, önemli ölçüde yabancı cisim forsepsleri kullanılarak patolojik materyallerin alınmasını sağlar. Şu anda, kapsül endoskopları sadece gözlem yeteneklerine sahiptir, biyopsi veya terapötik müdahaleler yapma araçlarından yoksundur. Bununla birlikte, kapsül endoskopisinin gelecekteki gelişimi giderek operasyonel ve terapötik işlevlere doğru ilerlemektedir. 2017 yılında Son ve ark.17. Kapsül endoskopisi için, örnekleme için dokuyu delmek ve aspire etmek için kapsül içinde ince, içi boş bir iğne kullanan yeni bir manyetik çalıştırma sistemi tanıtıldı.
Bu çalışmada, Beagle B'ye idrar yapma sırasında mesane boynu, prostat üretra ve dış üretral sfinkterin dinamik değişikliklerini yakalayan başarılı bir kapsül endoskopisi uygulandı. İşemenin başlangıcında mesane boynu açıldı, ardından prostat üretranın genişlemesi ve son olarak dış üretral sfinkter açıldı. İdrar yapma bittikten sonra önce dış üretral sfinkter, ardından prostat üretrası ve son olarak mesane boynu kapandı. Bu, köpeklerde mesane boynu-prostat üretra-dış üretral sfinkter kompleksindeki dinamik değişikliklerin ilk gözlemini temsil eder. Bunun, yeni yaklaşımlar getirerek gelecekteki ürodinamik çalışmalar için önem taşıdığına inanıyoruz. Gelecekteki gelişmeler, basınç sensörlerini kapsül endoskopuna entegre edebilir. Üretradan dışarı atılması sırasında mesane ve idrar yollarının çeşitli bölümlerinden dinamik görüntüleme ve basınç verileri elde edilebilir. Bu, idrar yollarına müdahaleyi azaltır ve hastalar için psikolojik stresi azaltır.
Bu çalışma, köpek mesanesinin görüntülerini yakalamak için kapsül endoskopi kullanmanın fizibilitesini gösterdi ve böylece kesin ürodinamik değerlendirmelerde uygulanması için zemin hazırladı. Kapsül sistoskopisi yoluyla klinik ortamlarda uzun süreli dinamik izleme potansiyelini vurgular. Bununla birlikte, sınırlamalar, üriner sistemlerdeki fizyolojik farklılıklar nedeniyle insanlara doğrudan uygulanabilirliği sınırlayabilen küçük bir örneklem boyutunu ve köpek modellerine güvenmeyi içerir. Şu anda mesane muayenelerinde kapsül endoskopisinin karşılaştığı teknik zorluklar arasında kapsülün minyatürleştirilmesi, pil ömrünün arttırılması ve kontrol mekanizmalarının iyileştirilmesi yer almaktadır. Ayrıca, kapsülün mesanede uzun süre tutulması idrara çıkma dinamiklerini etkileyebilir ve kapsamlı çok açılı gözlemler hacimli veriler üretebilir. Bununla birlikte, teknoloji ve yapay zekadaki devam eden gelişmelerin bu engellerin üstesinden gelmesi ve mesane değerlendirmeleri için kapsül endoskopisinin hassasiyetini ve fizibilitesini artırması beklenmektedir. Sonuç olarak, bu araştırma sadece muayeneler sırasında normal idrar yolu fonksiyonlarının bozulmasını azaltmakla kalmaz, aynı zamanda teşhis teknolojilerinin ilerlemesini de teşvik eder. Bu, mesane hastalıkları için erken teşhis ve tedavi stratejilerinde devrim yaratabilir ve tıbbi yenilik ve hasta bakımı için yeni yollar sunabilir.
Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.
Finansman: Bu çalışma, Kunshan Bilim ve Teknoloji Geliştirme Özel Projesi (KS18062), Jiangsu Üniversitesi Klinik Bilim ve Teknoloji Geliştirme Projesi (JLY20180110) ve Kunshan İlk Halk Hastanesi Bilimsel Eğitim ve Sağlığı Geliştirme Projesi (CXTD21-D02) tarafından desteklenmiştir.
YAZAR KATKISI:
Yang Yuan çalışmayı tasarladı, deneyler yaptı ve el yazmasını hazırladı. Leyi Liu verileri analiz etti. Dingli Hu ve Shihao Zhang, kritik kaynaklar sağladı ve verilerin yorumlanmasına yardımcı oldu. Bing Wang, literatür taramasına ve el yazması düzenlemesine katkıda bulundu. Yunlong Li, sorumlu yazar olarak, proje yönünü ve el yazmasının sonuçlandırılmasını denetledi. Tüm yazarlar sonuçları tartıştı ve makalenin son halini yayınlanmak üzere onayladı.
VERI KULLANILABILIRLIĞI:
Bu çalışma sırasında üretilen veya analiz edilen tüm veriler bu makalede yer almaktadır.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
2-0 Silk suture | Ethicon Inc. (Beijing) | 20193021851 | |
20 G intravenous catheter | Shanghai Zhangdong Medical Technology Co., Ltd. | 383012 | |
4-0 absorbable suture | Ethicon Inc. (Beijing) | 20193021851 | |
8 mm endotracheal tube | Henan Yadu Industrial Co., Ltd. | Not applicable | |
Ampicillin | Chengdu Better Pharmaceutical Co., Ltd. | H19993625 | |
Animal anesthesia machine | Nanjing Suprex Medical Equipment Co., Ltd. | Not applicable | |
Animal ECG monitor | Smiths Medical (US) | Not applicable | |
Animal laryngoscope | Shanghai Maiben Medical Technology Co., Ltd. | Not applicable | |
Beagle | School of Agriculture and Biology, Shanghai Jiao Tong University | Not applicable | |
Gauze Sponges | Gauze Sponges | 13-761-52 | |
Isoflurane | Abbott Laboratories (Shanghai) | H20059911 | |
OMOM intelligent capsule endoscope | Chongqing Jinshan Science & Technology (Group) Co., Ltd. | NCG100 | |
Povidone-iodine solution | Chengdu Yongan Pharmaceutical Co., Ltd. | H51022885 | |
Propofol injection | Xi'an Libang Pharmaceutical Co., Ltd. | H19990281 | |
Scalpel blade | Shanghai Pudong Golden Ring Medical Supplies Co., Ltd. | 35Y1004 | |
Sterile normal saline | Shijiazhuang No.4 Pharmaceutical Factory | H20066533 | |
Surgical instruments | Johnson & Johnson Medical (Shanghai) | Not applicable | |
Dexmedetomidine hydrochloride | Jiangsu Hengrui Medicine Co., Ltd. | H20190407 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır