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Neuroscience

Arterieller Beutel Mikrochirurgisches Bifurkationsaneurysma-Modell im Kaninchen

Published: May 14, 2020 doi: 10.3791/61157

Summary

Die Entwicklung und Erprobung endovaskulärer Geräte zur intrakraniellen Aneurysmabehandlung ist nach wie vor von großer Bedeutung. Die meisten Aneurysmamodelle, die heute verwendet werden, übersehen entweder die wichtigen Eigenschaften einer arteriellen degenerierten Wand oder die Hämodynamik einer echten Bifurkation. Daher wollten wir ein neuartiges Modell zur Verzweigung des arteriellen Beutels bei Kaninchen entwerfen.

Abstract

Die endovaskuläre Behandlung von intrakraniellen Aneurysmen hat in den letzten Jahrzehnten an Bedeutung gewonnen, so dass ein erhöhter Bedarf an der Prüfung endovaskulärer Geräte besteht. Tiermodelle, die rheologische, hämodynamische und Aneurysmawandbedingungen berücksichtigen, sind sehr gerechtfertigt. Ziel der vorliegenden Studie war es daher, eine neuartige standardisierte und reproduzierbare Operationstechnik zu entwickeln, um autologe Aneurysmen zur Verzweigung des arteriellen Beutels mit nicht modifizierten und modifizierten Wandbedingungen bei Kaninchen zu erzeugen.

Bifurkationsaneurysmen wurden durch eine End-to-Side-Anastomose der rechten auf der linken gemeinsamen Halsschlagader erzeugt, die beide als Elternarterien für den arteriellen Beutel dienten, der mikrochirurgisch aufgenäht wurde. Die Transplantate wurden aus der proximalen rechten gemeinsamen Halsschlagader entnommen, entweder für die Kontrollgruppe (n = 7, sofortige autologe Reimplantation) oder modifiziert (n = 7, inkubiert mit 100 internationalen Einheiten Elastase für 20 Minuten vor der autologen Reimplantation). Die Durchgängigkeit von Beutel und Elternarterie wurde unmittelbar nach der Entstehung durch Fluoreszenzangiographie kontrolliert. Bei der Nachuntersuchung (28 Tage) wurden alle Kaninchen einer kontrastverstärkten Magnetresonanzangiographie und Fluoreszenzangiographie unterzogen, gefolgt von einer Aneurysmaernte, makroskopischen und histologischen Untersuchungen.

Insgesamt wurden 16 weibliche neuseeländische weiße Kaninchen operiert. Zwei Tiere starben vorzeitig. Bei der Nachbeobachtung blieben 85,72% aller Aneurysmen patent. Beide Gruppen zeigten eine Zunahme der Aneurysmagröße im Laufe der Zeit; Dies war in der Kontrollgruppe (6,48 ±1,81 mm 3 zum Zeitpunkt der Erstellung gegenüber 19,85 ± 6,40 mm 3 bei der Nachbeobachtung, p = 0,037) ausgeprägter als in der modifizierten Gruppe (8,03 ± 1,08 mm 3 zum Zeitpunkt der Erstellung gegenüber 20,29 ± 6,16 mm3 bei der Nachbeobachtung, p =0,054 ).

Unsere Ergebnisse zeigen die Angemessenheit dieses neuen Kaninchenmodells, das die Bildung von Bifurkationsaneurysmen mit unterschiedlichen Wandbedingungen in einem mikrochirurgischen Ansatz ermöglicht. Angesichts der ausgezeichneten Langzeitdurchgängigkeit und der Eigenschaft des Aneurysmawachstums im Laufe der Zeit kann dieses Modell als wichtiges Instrument für die präklinische Bewertung neuartiger endovaskulärer Therapien dienen.

Introduction

Subarachnoidalblutungen infolge einer intrakraniellen Aneurysma (IA)-Ruptur können entweder durch endovaskuläre oder mikrochirurgische Okklusionstechniken wirksam kontrolliertwerden 1,2,3,4. Verschiedene endovaskuläre Therapien, um die Haupteinschränkung des IA-Rezidivs nach dem Aufwickeln zu überwinden, gewannen in den letzten Jahrzehnten an Bedeutung, was zu einem erhöhten Bedarf an Tests endovaskulärer Geräte führte. Um diese neuartigen Behandlungsansätze zu testen, sind geeignete Tiermodelle, die rheologische Eigenschaften, Hämodynamik und Aneurysmawandbedingungen berücksichtigen, sehr gut gerechtfertigt 5,6,7. In diesem Zusammenhang haben sowohl klinische als auch präklinische Studien bereits die wichtige Rolle von Aneurysmawanderkrankungen in Bezug auf Aneurysmaruptur und Rezidiv nach Okklusion aufgezeigt, insbesondere mit Schwerpunkt auf dem Verlust von Wandzellen 7,8,9.

Bisher wurden experimentelle Aneurysmen bei Kaninchen am häufigsten entweder durch Elastase-inkubierte Stümpfe der gemeinsamen Halsschlagader (CCA) oder venöse Beutel erzeugt, die zu einer künstlichen CCA-Bifurkation vernäht wurden. 10,11,12,13,14,15,16 Somit wurde nie ein echtes Modell der Verzweigung des arteriellen Beutels beschrieben.

Ziel dieser Studie war es, eine sichere, schnelle und standardisierte Technik zur mikrochirurgischen Erzeugung von Bifurkationsaneurysmen mit unterschiedlichen Wandbedingungen in einem Kaninchenmodell zu entwerfen (Abbildung 1). Dies wurde erreicht, indem nicht modifizierte und modifizierte arterielle Beutel zu einer künstlich erzeugten Verzweigung beider CCAs genäht wurden.

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Protocol

Die gesamte tierärztliche Versorgung wurde in Übereinstimmung mit den institutionellen Richtlinien durchgeführt (alle Versuche wurden vom Lokalen Komitee für Tierpflege des Kantons Bern, Schweiz (BE 108/16) genehmigt und unter Aufsicht eines zertifizierten Tierarztes Anästhesisten durchgeführt. Die ARRIVE-Richtlinien und die 3R-Prinzipien wurden strikt befolgt17,18.

HINWEIS: Unterbringen Sie alle Tiere bei einer Raumtemperatur von 22\u201224 Celsius (°C) und halten Sie einen Hell-Dunkel-Zyklus von 12 Stunden (h) aufrecht. Bieten Sie jedes Mal freien Zugang zu Wasser, Pellets und Ad-libitum-Heudiät. Statistische Analysen wurden mit dem nicht-parametrischen Wilcoxon-Mann-Whitney-U-Test durchgeführt. Ein Wahrscheinlichkeitswert (p) von ≤ 0,05 wurde als signifikant eingestuft.

1. Prächirurgische Phase

  1. Führen Sie eine detaillierte präoperative klinische Untersuchung aller Kaninchen durch, die für eine Operation geplant sind, unmittelbar neben einem ruhigen, aseptischen Operationssaal mit einer Temperatur von 23 ± 3 ° C.
    1. Erfassen Sie das Gewicht jedes Tieres, bewerten Sie makroskopisch die Schleimhäute, die Kapillarnachfüllzeit und die Pulsqualität.
    2. Führen Sie weiterhin eine kardiale Auskultation mit einem Stethoskop und einer Bauchpalpation durch.
    3. Basierend auf den klinischen Befunden weisen Sie jedem Kaninchen19 eine Klassifizierung der American Society of Anesthesiologists (ASA) zu. Schließen Sie nur Tiere mit einem ASA I-Score in die Studie ein.
    4. Rasieren Sie beide Außenohren mit einem Elektrorasierer und tragen Sie Prilocain-Lidocain-Creme auf beide Ohrmuscheln und Venen auf.
  2. Das Kaninchen mit einer Kombination aus 20 Milligramm (mg)/Killogramm (kg) Ketamin, 100 mg/kg Dexmedetomidin und 0,3 mg/kg Methadon, subkutan (SC) über eine Spritze injiziert, sedieren.
  3. Lassen Sie jedes Tier mindestens 15 Minuten lang ungestört.
  4. Danach legen Sie unter zusätzlicher Sauerstoffversorgung mit 3 Liter (l) / Minute (min) durch eine lose Gesichtsmaske und einer stetigen Überwachung durch ein Pulsoximeter eine 22-G-Kanüle in die linke Ohrenzentralarterie und eine weitere 22-G-Kanüle in die Ohrvene des kontralateralen Ohres.
  5. Rasieren Sie das Operationsfeld (Hals) und injizieren Sie intradermal 0,75% peri-inzisionelles Ropivacacain. Als nächstes rasieren Sie die Stirn und bereiten Sie sich darauf vor, pädiatrische elektroenzephalografische (EEG) Sensoren zu platzieren.
  6. Bewirken Sie eine Vollnarkose mit Propofol 1-2 mg/kg intravenös (IV). Intubieren Sie dann sofort die Luftröhre aller Kaninchen mit einem Silikonschlauch (3 Millimeter (mm) Innendurchmesser) unter kapnographischer Kontrolle. Anschließend transportieren Sie alle Kaninchen in den Operationssaal, legen sie in die dorsale Liege und verbinden den Schlauch mit einem pädiatrischen Kreissystem.
  7. Erreichen Sie eine Vertiefung und Aufrechterhaltung der Anästhesie durch Isofluran in Sauerstoff, wobei eine maximale End-Tidal-Isofluran-Konzentration von 1,3% angestrebt wird.
  8. Stellen Sie die klinische und instrumentelle Überwachung (Pulsoximetrie, Doppler und invasiver Blutdruck, 3-Kanal-Elektrokardiogramm, EEG, rektale Temperaturüberwachung und ein- und ausgeatmete Gase) bis zur Trachealextubation sicher.
  9. Um die Hydratation aufrechtzuerhalten, geben Sie Ringer-Laktat mit einer kontinuierlichen Injektionsrate (CRI) von 5 ml / kg / h durch den venösen Zugang ab. Bestätigen Sie immer die richtige Anästhesie mit Zehenkneifen im Abstand von 10 min.
  10. Desinfizieren Sie das Operationsfeld mit Povidonjod aus dem Manubrium sterni in beide Kieferwinkel. Führen Sie nun eine sterile Drapierung des Operationsfeldes durch.
  11. Während der Operation Analgesie mit Lidocain bei einem CRI von 50 Mikrogramm (μg) / kg / min und Fentanyl bei 3 \ u201210 μg / kg / h. Wenden Sie spontane oder assistierte Beatmung sowie permissive Hyperkapnie an. Führen Sie während der Operation mindestens einmal eine arterielle Blutgasanalyse durch.
  12. Behandeln Sie relevante Hypotonie (mittlerer arterieller Druck < 60 mmHg) mit Noradrenalin. Verhindern Sie Unterkühlung (Rektaltemperatur ≤ 38 °C) mit einem Heizkissen oder einem Heizsystem zur Erwärmung der Luft.

2. Chirurgische Phase – Schritt I

  1. Beginnen Sie die Operation mit einem medianen Hautschnitt vom Manubrium sterni bis zur Höhe der Kieferwinkel / des Kehlkopfes. Scharfe Sezierung der Haut und des Weichgewebes mit einem Skalpell, einer chirurgischen Schere und einer Pinzette. Trennen Sie die Unterhaut und das Fettpolster medial durch stumpfe Dissektion.
  2. Betreten Sie den vorderen oberen Kamm des Musculus sternocleidomastoideus medial auf der linken Seite durch stumpfe Dissektion mit Mikrozange und chirurgischer Schere.
  3. Führen Sie makroskopisch eine stumpfe Vorbereitung durch und trennen Sie die linke CCA vorsichtig vom Vagusnerv, um eine Kehlkopfparese zu vermeiden, indem Sie eine Mikrozange und eine chirurgische Schere verwenden (Abbildung 2). Beachten Sie, dass die Verzweigung der linken CCA als intraoperativer Meilenstein dient (Abbildung 3 und Abbildung 4A). Verwenden Sie für alle folgenden Schritte einen Weichteilstreuer, um die chirurgische Visualisierung zu verbessern.
  4. Nach erfolgreicher Präparation und Befreiung des linken distalen CCA aus dem Vagusnerv Papaverin (40 mg/ml, 1:1 verdünnt in 0,9%iger isotonischer Natriumchloridlösung) lokal verabreichen. Schützen Sie kontinuierlich alle Gefäßsegmente mit Mikroabstrichen, gefolgt von einer weiteren Papaverin-Verabreichung nach außen. Legen Sie die mit Papaverin getränkte linke CCA unter das autologe Muskelgewebe, um das Gefäß vor dem Austrocknen unter dem Licht des Operationsmikroskops zu schützen.
  5. Wechseln Sie die Seiten und maximieren Sie gleichzeitig den Komfort des Chirurgen während des operativen Eingriffs. Wiederholen Sie den gleichen chirurgischen Vorgang auf der rechten Seite. Sezieren Sie die CCA distal und proximal bis zu den vordefinierten Landmarken (Carotis-Bifurkation auf Höhe der Kieferwinkel/Kehlkopf und der Vena jugularis interna; Abbildung 4A,B). Setzen Sie einen Streuer wieder ein und verabreichen Sie Mikroabstriche und Papaverin wie zuvor beschrieben.
  6. Vor der Ligatur der richtigen proximalen CCA Heparin (500 internationale Einheiten (IE)/kg) systemisch über einen Venenohrkatheter injizieren.
  7. Verwenden Sie ab sofort ein Operationsmikroskop. Ligiieren Sie zuerst den rechten proximalen CCA mit einer 4-0 nicht resorbierbaren Naht direkt am Ende der makroskopisch sichtbaren proximalen Landmarkierung, um eine Spannung auf dem arteriellen Gefäß zu vermeiden.
    1. Zweitens, wenden Sie eine nicht resorbierbare 6-0-Ligatur genau 4 \ u20125 mm distal an, indem Sie einen Gefäßclip zur Messung verwenden, wobei zu berücksichtigen ist, dass nach dem distalen Schneiden der ersten 4-0-Ligatur der resultierende arterielle Beutel bei jedem Tier eine standardisierte Länge von etwa 3 \ u20124 mm hat (Abbildung 5A ,C).
  8. Nach dem Anziehen der 6-0-Ligatur klemmen Sie die rechte CCA so weit wie möglich mit einem temporären Gefäßclip (wie normalerweise bei der Hirnaneurysmachirurgie verwendet) ein, um endotheliale Schäden zu vermeiden und ein langes Gefäßsegment für die Bewässerung zu schaffen, um eine Thrombogenese zu verhindern (Abbildung 5B).
  9. Führen Sie nun einen Schnitt distal auf die 4-0 nicht resorbierbare Ligatur durch. Um den arteriellen Beutel zu ernten (Abbildung 5C), führen Sie einen zweiten Schnitt distal auf die nicht resorbierbare Ligatur 6-0 durch.
  10. Reinigen Sie den arteriellen Beutel sorgfältig von allen Weichteilen und messen Sie seine Länge, Breite und Tiefe (Abbildung 5C) mit einem Gefäßclip. Wenn keine weitere Modifikation erforderlich ist, bewahren Sie das autologe arterielle Transplantat in einer heparinisierten Lösung (500 I.E./100 ml in 0,9% isotonischem Natriumchlorid) bei Raumtemperatur bis zur weiteren Verwendung auf.

3. Abbau des arteriellen Beutels

  1. Wenn ein arterieller Beutelabbau erforderlich ist, reinigen Sie ihn akribisch von Weichgewebe und präinkubieren Sie ihn mit 100 IE Schweineelastase, gelöst in 5 ml Tris-Puffer bei Raumtemperatur am Tag des Experiments für 20 min. Verwenden Sie keine Pinseltechnik. Inkubieren Sie den arteriellen Beutel intra- und extraluminal mit einem Shaker.
  2. Bevor Sie den Beutel in eine heparinisierte Lösung von 0,9% isotonischem Natriumchlorid geben, streichen Sie ihn vorsichtig dreimal für 3 Minuten mit anatomischer Pinzette in 0,9% isotonischer Natriumchloridlösung, um die verbleibende Schweineelalastase auszuwaschen.
  3. Halten Sie bei Bedarf das Lumen des arteriellen Beutels mit einem Mikroröhrchen aus Silikon geöffnet; Schützen Sie den linken und rechten CCA während des gesamten chirurgischen Eingriffs sorgfältig mit nassen Mikropolstern.

4. Chirurgische Phase – Schritt II

  1. Zur weiteren Vorbereitung des CCA legen Sie zwei runde Mikrotupfer direkt darunter, um die Arterie oberflächlicher zu bewegen. Legen Sie nun einen Mikrotupfer mit einer violetten Polsterung unter die linke CCA am distalen Drittel, um die Arterie besser sichtbar zu machen.
  2. Spülen Sie die richtige proximale CCA mit einer Lösung von 0,9% isotonischem Natriumchlorid in Kombination mit 500 IE Heparin, gelöst in 100 ml 0,9% isotonischem Natriumchlorid. Um eine spannungsfreie Anastomose zu erzeugen, legen Sie die rechte CCA unter die Fettpolster- / Peritrachealmuskulatur und verwenden Sie eine chirurgische Schere, um sie auf die linke Seite zu tunneln. Entfernen Sie das Weichgewebe der Arterie.
    1. Führen Sie nun einen 2 mm Fischmaulschnitt auf der proximalen Seite des rechten CCA mit einer Mikroschere und einer Pinzette durch.
  3. Wechseln Sie die Seite auf dem Operationstisch. Beschneiden Sie den linken distalen CCA mit einem weiteren temporären Gefäßclip, gefolgt vom proximalen linken CCA mit zwei temporären Gefäßclips. Schützen Sie alle exponierten Gefäßsegmente vor dem Austrocknen unter dem OP-Licht mit feuchten Mikrotupfern.
  4. Befreien Sie das distale Drittel des linken CCA vollständig aus dem Weichgewebe und führen Sie eine Arteriotomie durch. Verwenden Sie eine chirurgische Mikrozange und greifen Sie vorsichtig nach etwas Weichgewebe. Heben Sie nun die Arterie an und schneiden Sie die linke distale CCA langsam mit einer chirurgischen Mikroschere ein. Spülen Sie die Gefäßsegmente mit Heparin (500 IE gelöst in 100 ml 0,9%iger isotonischer Natriumchloridlösung).
  5. Nachdem Sie die Arteriotomie mit einer gekrümmten Mikrozange und einer Mikroschere durchgeführt haben, vergrößern Sie die Arteriotomie, die sich am distalen Drittel der linken CCA distal befindet, und messen Sie etwa das 2-fache des Durchmessers der rechten stumpfen Halsschlagader und des autologen Transplantats. Dies ermöglicht einen ausreichenden Blutfluss in den arteriellen Beutel.
  6. Nehmen Sie den arteriellen Beutel aus der heparinisierten Kochsalzlösung. Legen Sie den Beutel in das Operationsfeld, wo die Gabelung geplant ist. Beginnen Sie mit dem Nähen der Rückseite der rechten Halsschlagader, die sich kaudal befindet, mit einer nicht resorbierbaren 9-0-Naht, gefolgt von einer Naht auf der schädelförmig gelegenen Rückseite auf Höhe des Fischmundschnitts. Nähen Sie das Heck von distal zu proximal durch einzelne Stiche.
  7. Halten Sie während des Nähens alle vorinkubierten Elastasebeutel feucht mit kontinuierlicher Bewässerung. Während Sie die Gefäßwand des Beutels nähen, verwenden Sie eine gekrümmte chirurgische Mikropinzette, um das Lumen mit seiner Spitze sanft zu öffnen. Wenn Sie Teile der linken oder proximalen rechten CCA nähen, verwenden Sie gerade chirurgische Mikrozangen. Nähen Sie anschließend die horizontale Rückseite.
  8. Als nächstes nähen Sie die horizontale Vorderseite, beginnend an der Kuppel des Aneurysmas, die sich zu ihrer Basis bewegt. Beginnen Sie anschließend mit einzelnen Stichen, die sich distal auf der Vorderseite bewegen.
    1. Für alle Schritte 4.5 \ u20124.8 beim Nähen der Anastomose achten Sie darauf, nur den Teil des Gefäßes in der Nähe der Arteriotomie zu greifen, um eine iatrogene Stenose zu vermeiden. Befeuchten Sie außerdem kontinuierlich alle Gefäßsegmente während des gesamten chirurgischen Eingriffs extraluminal mit einer Spritze, die mit heparinisierter Natriumchloridlösung (500 IE gelöst in 100 ml 0,9% isotonischem Natriumchlorid) gefüllt ist, und schützen Sie sie mit feuchten Mikrotupfern.
    2. Bevor Sie die Anastomose beenden, bewässern Sie den gesamten Komplex mit einer heparinisierten 0,9% igen isotonischen Natriumchloridlösung intraluminal (500 IE gelöst in 100 ml 0,9% isotonischem Natriumchlorid). Beachten Sie, dass elastasmodifizierte arterielle Beutel wegen ihrer starken Neigung zum Austrocknen und zur Thrombose so schnell wie möglich aufgenäht werden müssen. Aufgrund des aggressiven Verhaltens der Restelastasekonzentration im Beutel in Bezug auf die Verdauung von umlaufenden Gefäßen, fahren Sie schnell mit der Operation fort, um den Gefäßkomplex schnell wieder zu durchbluten.
  9. Entfernen Sie schrittweise alle temporären Gefäßklemmen.
    1. Entfernen Sie die distale Klemme aus der linken CCA. Akzeptieren Sie geringfügige Blutungen und halten Sie sie fest, indem Sie sanft Mikrotupfer auf die Anastomose prägen. Entfernen Sie anschließend die Klemme des rechten CCA, drücken Sie vorsichtig mit Mikrotupfer und Pinzette, um Thrombusbildung zu vermeiden.
    2. Ersetzen Sie bei Bedarf die temporären Gefäßclips, um eine ausreichende Koagulation zu gewährleisten. Danach entlasten Sie beide Gefäßclips von der linken Seite in unmittelbarer Nähe. Ersetzen Sie bei Bedarf in einem beliebigen Schritt Clips, um eine Koagulation zu ermöglichen oder eine erneute Vernähung durchzuführen.
  10. In diesem Stadium führen Sie eine Fluoreszenzangiographie des Gefäßkomplexes durch (Abbildung 6 und Abbildung 7).
    HINWEIS: Die Fluoreszenzangiographie wird durch Verabreichung von 1 ml Fluorescein IV unter Verwendung von 2 Bandpassfiltern, einem Smartphone mit Videokamera und einem Fahrradscheinwerfer durchgeführt. Dieses Verfahren wurde bereits an anderer Stellebeschrieben 20,21,22.
  11. Schließen Sie schließlich die operativen Situs. Passen Sie das Fettpolster wieder an und nähen Sie es vorsichtig mit einer 3-0 resorbierbaren Naht mit einzelnen Knoten, um die Anastomose zu schützen. Schließen Sie Subcutis und Haut auf die gleiche Weise.

5. Postoperative Phase

  1. Brechen Sie die Verabreichung von Isofluran und systemischer Analgesie am Ende der Operation ab und führen Sie eine Trachealextubation durch, sobald der Schluckreflex zurückgekehrt ist.
  2. 0,5 mg/kg Meloxicam IV, 10 mg/kg Aspirin (ASS) IV, 100 μg Vitamin B12 SC und 20 mg/kg Clamoxyl IV verabreichen.
  3. Sorgen Sie für zusätzliche Sauerstoffversorgung und aktive Erwärmung, bis die Kaninchen spontan die sternale Liege wiedererlangt haben.
  4. Durchführung einer postoperativen Nachsorge und Tierpflege viermal täglich in den ersten drei Tagen gemäß den Richtlinien für die Beurteilung und Behandlung von Schmerzen bei Nagetieren und Kaninchen23,24.
  5. Verabreichen Sie postoperative Analgesie über ein Fentanylpflaster (12 μg / h), das auf das Außenohr aufgetragen wird, Meloxicam einmal täglich SC für drei Tage und Methadon als Rettungstherapie SC, gemäß dem Scoresheet zur Schmerzbewertung. Verabreichen Sie 250 IE/kg niedermolekulares Heparin (LMH) subkutan für drei Tage bei allen Kaninchen.

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Representative Results

Nach einer Pilotserie von sieben Tieren wurden insgesamt 16 Tiere in das Versuchsprotokoll aufgenommen. Zwei Tiere starben vorzeitig und wurden daher von der endgültigen Analyse ausgeschlossen (12,5% Mortalität). Berechnet an 14 Tieren betrug die sofortige Aneurysma-Durchgängigkeitsrate während der Fluoreszenzangiographie sowohl in der Kontroll- als auch in der modifizierten Gruppe 71,43%. Vier Aneurysmen mussten mit aufeinanderfolgender Thrombusevakuierung wieder geöffnet werden und nach einer wiederholten Fluoreszenzangiographie gab es in allen Fällen eine dokumentierte Durchgängigkeit (100%). Die Aneurysma-Durchgängigkeitsrate in der MR- und Fluoreszenz-Angiographie betrug 85,72% in der Kontrollgruppe und 85,72% in der Elastase-modifizierten Gruppe bei der Nachbeobachtung nach 28 Tagen (zwei Tiere zeigten eine vollständige Elternarterie und Aneurysmathrombose und wurden daher von der weiteren Analyse ausgeschlossen). Eine partielle Thrombose wurde durch die Analyse dreidimensionaler Rekonstruktionen der MR-Bildgebung (Abbildung 9) in 3 der 12 verbleibenden Fälle beobachtet. Beide Gruppen zeigten eine Zunahme der Aneurysmagröße im Laufe der Zeit; Kontrollgruppe: 6,48 ± 1,81 mm 3 zum Zeitpunkt der Erstellung vs. 19,85 ± 6,40 mm3 bei der Nachbeobachtung, p =0,037 (alle statistischen Tests wurden mit dem nicht-parametrischen Wilcoxon-Mann-Whitney-U-Test durchgeführt); Modifizierte Gruppe: 8,03 ±1,08 mm 3 zum Zeitpunkt der Erstellung vs. 20,29 ± 6,16 mm3 bei Folgezeit, p = 0,054), was keine Signifikanz zwischen beiden Wachstumsraten zeigt (p = 0,87). Es gab keine postoperative Aneurysma-bedingte Blutung. Die durchschnittliche Dauer des chirurgischen Eingriffs für die Kontrollgruppe betrug 164 ± 10 min (Bereich, 122 \ u2012187 min) im Vergleich zu 201 ± 13 min (Bereich, 158 \ u2012250 min) für die modifizierte Gruppe. Durchschnittlich 24 ± 1 unterbrochene Nähte (Bereich, 21\u201226) waren erforderlich, um Aneurysmen in der Kontrollgruppe zu erzeugen, 25 ± 2 (Bereich, 18\u201228) Stiche in der Elastasegruppe. Abbildung 8 und Abbildung 9 zeigen histologische Merkmale sowie morphometrische CE-3D-MRA-Messungen von Bifurkationsaneurysmen am 28. Tag.

Figure 1
Abbildung 1: Flussdiagramm der Versuchsumgebung.
Insgesamt wurden nach einer Pilotphase von sieben Tieren 16 Tiere operiert und entweder randomisiert, um die Gruppe oder die Elastase-Vorbehandlung zu kontrollieren. Zwei Tiere starben im frühen postoperativen Verlauf. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Figure 2
Abbildung 2: Erster operativer Schritt.
Erster operativer Schritt, der die linke Halsschlagader (weißer Pfeil), den Vagusnerv (schwarzer Pfeil) (A) und die sorgfältige Trennung der linken Halsschlagader vom Vagusnerv distal darstellt, um eine Larynxparese (B) zu vermeiden. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Figure 3
Abbildung 3: Schematische Darstellung der Operationsschritte.
Dargestellt ist der Aortenbogen (§) mit beiden Halsschlagadern (linke Halsschlagader, x; rechte Halsschlagader, #) eines neuseeländischen weißen Kaninchens (A). An der proximalen rechten Halsschlagader wird eine 4-0-Ligatur durchgeführt und eine 6-0-Ligatur distal hinzugefügt (B). Der autologe Arterienbeutel (*) wurde bereits geerntet und die stumpfe Arterie der rechten Halsschlagader wird an das distale Drittel der linken Halsschlagader (C) genäht, wodurch die künstliche komplexe arterielle Bifurkation (D) entsteht. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Figure 4
Abbildung 4: Bifurkation der linken Halsschlagader als distales Wahrzeichen für die linke und rechte Seite (A, schwarz *) und der Vena jugularis interna als proximales Wahrzeichen zur Vorbereitung der rechten Seite (B, weiß *). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Figure 5
Abbildung 5: Die Fotografien zeigen die proximalen 4-0- und 6-0-Ligaturen der rechten Halsschlagader zur Herstellung eines neuen lebenswichtigen Arterienbeutels (A), die Clip-Platzierung an der rechten Halsschlagader über den beiden Ligaturen (B) und den autologen Erntebeutel (C). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Figure 6
Abbildung 6: Entstehung komplexer arterieller vitaler (A) und nach Elastase-Vorbehandlung (A.1) Bifurkationsaneurysmen (*).
Die gleiche Situation nach der Durchführung einer Fluoreszenzangiographie, die die Durchgängigkeit der Elternarterien und der Aneurysmen selbst zeigt (B, B.1). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Figure 7
Abbildung 7: Fluoreszenzangiographie des Gefäßkomplexes.
Verkleinertes Foto (A) aus dem operativen Situs nach Erzeugung eines Elastase-vorbehandelten komplexen Bifurkationsaneurysmas (x). Schwarz * zeigt die rechte gemeinsame Halsschlagader, weiß * die linke. Die gepunktete Linie zeigt die Mitte des Halses. Die gleiche Situation nach der Durchführung einer Fluoreszenzangiographie, die die Durchgängigkeit der Elternarterien und des Aneurysmas selbst zeigt (B). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Figure 8
Abbildung 8: Beispiel der Histologie auf einem 2-fachen und 20-fachen Digitalzoom eines vitalen Aneurysmas in der Bifurkationskonstellation.
Die Vitalwand (#) zeichnet sich durch eine hohe Zelldichte aus. * zeigt das Lumen des Aneurysmas, a das Lumen des rechten, b das Lumen der linken proximalen Halsschlagader, § die vergrößerte luminale Seite des Aneurysmas. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Figure 9
Abbildung 9: Histologische Befunde korrelierten mit der MR-Bildgebung.
(A) Beispiel für einen 2-fachen Digitalzoom eines modifizierten arteriellen Beutels, der auf eine arterielle Bifurkation genäht ist Die partiell thrombosierte Aneurysmakuppel (#), das Lumen des Aneurysmas (*), das Lumen der linken proximalen (b) und distalen (a) sowie das Lumen der rechten Halsschlagader (c) sind dargestellt. (B) stellt die morphometrischen CE-3D-MRA-Messungen des Aneurysmas nach 28 Tagen dar. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

n Betriebszeit
(min)
Gewicht (g) # von Nähten
n)
Durchmesser Elternarterie proximal zum Aneurysma
(mm)
Nahtzeit
(min)
Durchmesser Elternarterie distal zum Aneurysma
(mm)
Durchmesser Aneurysma-Baseline
(mm)
Volumen-Baseline
(mm3)
Durchmesser-Aneurysma-Follow-up
(mm)
Volume-Follow-up
(mm3)
Vitale Beutel
1 187 4100 24 2.5 54 2.8 1 1.96 1.5 5
2 183 4200 24 3.3 53 2.9 1 2.35 2.8 7.73
3 163 3800 26 3.4 66 3 1.5 4.71 3.1 28.03
4 122 3600 22 2.8 42 2.8 2 6.28 3.2 47.37
5 180 3700 24 3.2 45 3 2 10.99 2 15.82
6 149 3700 21 2.3 47 2.2 2 12.56 3.1 15.11
Mittelwert ± SEM 164.00 ± 10.22 Uhr 3850,00 ± 99,16 23,50 ± 0,72 2,92 ± 0,19 51,17 ± 3,52 2,78 ± 0,12 1,58 ± 0,201 6,48 ± 1,81 2,62 ± 0,29 19.85 ± 6.40 Uhr
Elastase-Beutel
1 158 3400 26 2.9 76 2.6 2 9.42 2.1 12.26
2 180 3400 27 3.5 43 2.8 2 10.99 3.3 46.16
3 250 3900 27 3.5 70 3.2 1.4 6.59 2.2 10.1
4 208 4200 28 3 45 2.6 2 9.42 2.6 24
5 192 3660 18 2.8 53 2.8 2 8.24 2.7 4.03
6 217 3200 24 2.7 58 2.8 1.5 3.53 2.2 25.16
Mittelwert ± SEM 200,83 ± 13.00 Uhr 3626,67 ± 151,58 25.00 ± 1.51 Uhr 3,07 ± 0,14 57,50 ± 5,43 2,80 ± 0,09 1,82 ± 0,12 8,03 ± 1,08 2,52 ± 0,19 20.29 ± 6.16 Uhr
p-Wert 0.06 0.22 0.14 0.46 0.42 0.5 // 0.46 // 0.87

Tabelle 1: Chirurgische Eigenschaften und morphometrische CE-3D-MRA-Messungen.

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Discussion

Unsere Studie zeigt die Machbarkeit der Erstellung eines echten Bifurkationsaneurysmamodells mit unterschiedlichen Wandbedingungen bei Kaninchen. Insgesamt wurden 14 weibliche neuseeländische weiße Kaninchen mit einem Durchschnittsgewicht von 3,7 ± 0,09 kg und einem Durchschnittsalter von 112 ± 3 Tagen in die Studie eingeschlossen. 85,72% aller Aneurysmen blieben während eines Follow-ups nach 28 Tagen offen. Zwei Tiere starben vorzeitig (12,5% Mortalität).

Frühere Studien schlugen eine Vielzahl von extrakraniellen Aneurysmamodellen vor, um das Management der endovaskulären Aneurysmabehandlungzu analysieren 25,26,27,28. Keiner von ihnen hat jedoch den Vergleich verschiedener Wandbedingungen ermöglicht. Frühere Experimente untersuchten bereits dezellularisierte Aneurysmen in einem Aneurysma-Seitenwand-Rattenmodell29. Das in der aktuellen Studie vorgestellte Modell stellt eine translationale Verfeinerung dar, da ein echtes Verzweigungsmodell für arterielle Beutel, das verschiedene Wandbedingungen nachahmt, in der Literatur noch nicht beschrieben wurde. Darüber hinaus treten intrakranielle Aneurysmen beim Menschen häufiger bei arteriellen Bifurkationenauf 30,31. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass Kaninchenmodelle in Bezug auf Hämodynamik und Vergleichbarkeit des Gerinnungssystems dem Menschen sehr nahe sind und sich weiter als kostengünstigerwiesen haben 32,33,34.

Venöse Beutelmodelle bei Kaninchen (allein, komplex bilobular, komplex bisaccular oder mit breiten Hälsen) wurden bereits gut beschrieben. 12,13,35,36 Wie bereits erwähnt, wurde die Technik der Implantation echter arterieller Beutel oder degenerierter Gefäßwände in eine künstliche Gabelung noch nicht beschrieben. 37,38,39 In unserer Studie lag die Sterblichkeitsrate bei 12,5%. Im Vergleich zu Literatur mit hohen Morbiditäts- und Mortalitätsraten von bis zu 50% blieben wir deutlich darunter und zeigten damit die Machbarkeit auf, komplexe arterielle Bifurkationsaneurysmen bei Kaninchen mit niedriger Morbidität, Mortalität und hohen kurz- sowie langfristigen Aneurysma-Durchlaufratenzu erzeugen 27. Ein weiterer wichtiger Faktor, der es ermöglichte, die Morbiditäts- und Mortalitätsraten in dieser Kaninchenserie zu senken, war die Implementierung von Operationstechniken aus früheren Erfahrungen unseres Labors12. Beispielhaft wurde die Technik der sorgfältigen Vorbereitung eines langen Segments des linken CCA angewendet und verfeinert, um nur das distale Drittel zu sezieren, insbesondere um iatrogene Läsionen am Vagusnerv und den oberen Kehlkopfnerven zu vermeiden. Außerdem wurde hochthrombogenes Weichgewebe akribisch aus beiden CCAs entfernt, bevor eine spannungsfreie Anastomose durchgeführt wurde. Nähte, die immer auf der Rückseite beginnen, um eine bessere visuelle Kontrolle zu ermöglichen, wurden niedrig gehalten, um eine iatrogene Thrombogenese zu vermeiden. Bei Bedarf wurde die Versiegelung mit Eigenfettgewebe um die Anastomose herum durchgeführt, um das Risiko postoperativer Blutungen zu minimieren; Ebenso sorgte die Nachanpassung und Naht des Fettpolsters direkt über der Anastomose für eine zusätzliche Schutzwirkung. Eine kontrollierte Vor- und Dissektion des Vagusnervs mit assoziierten Kehlkopffasern sowie eine ausreichende Vorbereitung des richtigen CCA proximal und distal zur Erzeugung einer spannungslosen Anastomose spielen eine Schlüsselrolle bei der Verringerung der Mortalität und Morbidität durch Atemnot oder Kehlkopflähmung12.

Die Anwendung des Antikoagulationsregimes mit LMH für drei Tage, die Verwendung von ASS (als Einzelschuss unmittelbar nach der Operation) zusammen mit der neu eingeleiteten systemischen Verabreichung von Heparin vor dem Schließen der richtigen CCA führte zu einem Aneurysma von 85,72% und einer Durchgängigkeit der Eltern-Gefäße. Diese Ergebnisse decken sich mit unseren bisherigen Erfahrungen mit venösen Beutelmodellen 10,11,12,13,40. In diesem Zusammenhang trug auch die intraoperative Fluoreszenzangiographie zu guten Langzeitdurchgängigkeitsraten mit einer Verringerung der Morbidität bei. In Fällen des Thrombusnachweises im Aneurysma selbst oder in der Elternarterie wurde die Wiedereröffnung der Anastomose mit Thrombusevakuierung20 durchgeführt. Es wurde keine spontane Aneurysma-Blutung beobachtet. Dennoch trugen kontinuierliche extraluminale Bewässerung und Gefäßschutz mit nassen Mikrotupfern sowie intraluminale Bewässerung mit heparinisierter 0,9%iger Kochsalzlösung additiv dazu bei, thrombogenen Einflüssen entgegenzuwirken. Unserer Meinung nach haben eine ausgewogene Anästhesie und eine kontinuierliche umfassende intraoperative und postoperative Überwachung auch die Mortalität und Morbidität positiv beeinflusst. Die Verlängerung der analgetischen Versorgung um mindestens 72 h und die Gewährleistung einer ununterbrochenen Fütterung hätten dazu beitragen können, andere Komplikationen wie gastrointestinale Stressgeschwüre zu reduzieren.

Mehrere Studien haben eine stärkere Zunahme der Aneurysmagröße bei verschlechterten Aneurysmen im Laufe der Zeit gezeigt 7,29. In unserer Serie konnten diese Ergebnisse nicht bestätigt werden. Die Kontrollgruppe zeigte im Laufe der Zeit ein signifikantes Aneurysmawachstum. Dennoch zeigte der p-Wert der modifizierten Gruppe einen Trend zu einem signifikanten Wachstumsmuster im Vergleich zur Kontrollgruppe (p = 0,054). Diese unbedeutende Wachstumsrate bei gleichen Volumina in der elastasemodifizierten Gruppe nach 28 Tagen konnte zumindest teilweise durch das große anfängliche Aneurysmavolumen erklärt werden. Auch die Anzahl der Kleintiere sowie die Nachbeobachtung von nur 28 Tagen ist ein möglicher Grund, warum nur in zwei Fällen ein ausgedehntes Aneurysmawachstum beobachtet wurde. Darüber hinaus gibt es eine Lernkurve für den Chirurgen14,15,41.

Ein direkter Vergleich der Kontroll- und Elastase-modifizierten Bifurkationsbeutel im Hinblick auf die endovaskuläre Spulenbehandlung fehlt noch. Für venöse Beutel wurde bereits eine anfängliche vollständige und unvollständige Okklusionsrate von 35% und 65% gemeldet27. Nach 3\u20126 Monaten Follow-up konnte die vollständige Okklusion in 15%27 objektiviert werden. In Bezug auf die hervorragenden Durchgängigkeitsraten dieses neuen Tiermodells können arterielle degenerierte Beutel mit Spulenembolisation, Stent-Behandlung oder Stent-assistierter Spulenembolisation in einem prospektiven Umfeld unter physiologischen und pathophysiologischen Bedingungen weiter bewertet werden.

Die elastasmodifizierten arteriellen Beutel sind schwer zu nähen, da die Wände des Beutels sehr klebrig sind; Der Beutel selbst reagiert sehr thrombogen und daher ist das Lumen im Vergleich zur Kontrollgruppe nicht so natürlich geöffnet. Stellen Sie beim Nähen des Beutels sicher, dass keine Spannung auf die umlaufenden Gefäße ausgeübt wird, da sich die Elastase aggressiv verhält, um die Angioarchitektur der Elternarterien wie oben erwähnt zu beeinträchtigen.

Schließlich bietet dieses Modell, wenn es über einen bestimmten Zeitraum praktiziert wird, einen großen Wert für neurochirurgische Assistenzärzte bei der Anpassung mikrochirurgischer Fähigkeiten durch kontinuierliche Durchführung hochmikrochirurgischer Verfahren42. Nach der Erstausbildung können die Techniken einfach angewendet und auf sichere und standardisierte Weise durchgeführt werden.

Einschränkungen dieser Studie sind die geringe Tierzahl im Hinblick auf eine Machbarkeitsstudie sowie die potentiellen thrombogenen Eigenschaften des Nahtmaterials und des modifizierten arteriellen Beutels. Weiter unten zeigt dieses Modell ein extrakranielles Aneurysma-Modell, das nicht äquivalent zu einer intrakraniellen Einstellung eingestellt werden kann. Darüber hinaus erfordert dieses Modell viele Ressourcen (ein Tierarzt, ein chirurgischer Assistent, eine Krankenschwester und Anästhesiegeräte). Ein Vorteil des Ansatzes ist die Möglichkeit, sowohl elastasenmodifizierte arterielle als auch nicht modifizierte Beutel in einer Operation zu implantieren. Daher werden die 3R-Prinzipien in Bezug auf den Tierschutz strikt befolgt.

Zusammenfassend stellen wir ein neuartiges, reproduzierbares und standardisiertes Protokoll vor, um autologe Aneurysmen zur Bifurkation von arteriellen Beuteln zu erstellen, die verschiedene Wandbedingungen nachahmen. Angesichts der ausgezeichneten Langzeitdurchgängigkeit und Eigenschaft des Aneurysmawachstums im Laufe der Zeit auch in der nicht modifizierten und modifizierten Beutelgruppe kann dieses Modell als wichtiges Instrument für die weitere präklinische Bewertung neuartiger endovaskulärer Produkte dienen. Sicherlich müssen diese Ergebnisse in einer größeren Serie bestätigt werden.

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Disclosures

Diese Arbeit wurde durch die Forschungsmittel des Forschungsrates, des Kantonsspitals Aarau, der Schweiz und des Schweizerischen Nationalfonds SNF (310030_182450) unterstützt. Die Autoren sind für die Gestaltung und Durchführung der vorgestellten Studie allein verantwortlich und erklären keine konkurrierenden Interessen.

Acknowledgments

Die Autoren danken Olgica Beslac und Kay Nettelbeck für ihre hervorragende Unterstützung und technische Unterstützung während der perioperativen Phase und Alessandra Bergadano, DVM, PhD, für die engagierte Überwachung der langfristigen Tiergesundheit.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
3-0 resorbable suture Ethicon Inc., USA VCP428G
4-0 non-absorbable suture B. Braun, Germany G0762563
6-0 non-absorbable suture B. Braun, Germany C0766070
9-0 non-absorbable suture B. Braun, Germany G1111140
Adrenaline Amino AG 1445419 any generic
Amiodarone Helvepharm AG 5078567 any generic
Anesthesia machine Dräger any other
Aspirin Sanofi-Aventis (Suisse) SA 622693 any generic
Atropine Labatec Pharma SA 6577083 any generic
Bandpass filter blue Thorlabs FD1B any other
Bandpass filter green Thorlabs FGV9 any other
Bipolar forceps any other
Bicycle spotlight any other
Biemer vessel clip (2 x) B. Braun Medical AG, Aesculap, Switzerland FD560R temporary
Bispectral index (neonatal) any other
Blood pressure cuff (neonatal) any other
Clamoxyl GlaxoSmithKline AG 758808 any generic
Dexmedetomidine Ever Pharma 136740-1 any generic
Electrocardiogram electrodes any other
Elastase Sigma Aldrich 45125 any generic
Ephedrine Amino AG 1435734 any generic
Esmolol OrPha Swiss GmbH 3284044 any generic
Fentanyl (intravenous use) Janssen-Cilag AG 98683 any generic
Fentanyl (transdermal) Mepha Pharma AG 4008286 any generic
Fluoresceine Curatis AG 5030376 any generic
Fragmin Pfizer PFE Switzerland GmbH 1906725 any generic
Glyco any generic
Heating pad any other
Isotonic sodium chloride solution (0.9%) Fresenius KABI 336769 any generic
Ketamine Pfizer 342261 any generic
Laboratory shaker Stuart SRT6 any other
Lidocaine Streuli Pharma AG 747466 any generic
Longuettes any other
Metacam Boehringer Ingelheim P7626406 any generic
Methadone Streuli Pharma AG 1084546 any generic
Microtubes any other
Micro needle holder any other
Midazolam Accord Healthcare AG 7752484 any generic
Needle holder any other
O2-Face mask any other
Operation microscope Wild Heerbrugg any other
Papaverine Bichsel any generic
Prilocaine-lidocaine creme Emla any generic
Propofol B. Braun Medical AG, Switzerland any generic
Pulse oxymeter any generic
Rectal temperature probe (neonatal) any other
Ropivacaine Aspen Pharma Schweiz GmbH 1882249 any generic
Scalpell Swann-Morton 210 any other
Small animal shaver any other
Smartphone any other
Soft tissue forceps any other
Soft tissue spreader any other
Stainless steel sponge bowls any other
Sterile micro swabs any other
Stethoscope any other
Straight and curved micro-forceps any other
Straight and curved micro-scissors any other
Straight and curved forceps any other
Surgery drape any other
Surgical scissors any other
Syringes 1 ml, 2ml and 5 ml any other
Tris-Buffer Sigma Aldrich 93302 any generic
Vascular clip applicator B. Braun, Germany FT495T
Vein and arterial catheter 22 G any generic
Vitarubin Streuli Pharma AG 6847559 any generic
Yasargil titan standard clip (2 x) B. Braun Medical AG, Aesculap, Switzerland FT242T temporary

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References

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Neurowissenschaften Ausgabe 159 Endovaskuläre Therapie intrakranielle Aneurysmen Bifurkationsaneurysmen Tiermodell Kaninchen Neurobiologie
Arterieller Beutel Mikrochirurgisches Bifurkationsaneurysma-Modell im Kaninchen
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Wanderer, S., Waltenspuel, C.,More

Wanderer, S., Waltenspuel, C., Grüter, B. E., Strange, F., Sivanrupan, S., Remonda, L., Widmer, H. R., Casoni, D., Andereggen, L., Fandino, J., Marbacher, S. Arterial Pouch Microsurgical Bifurcation Aneurysm Model in the Rabbit. J. Vis. Exp. (159), e61157, doi:10.3791/61157 (2020).

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