Summary
Att utveckla och testa endovaskulära enheter för intrakraniell aneurysmbehandling är fortfarande av stor betydelse. De flesta aneurysmmodeller som används idag saknar antingen de viktiga egenskaperna hos en arteriell degenererad vägg eller hemodynamiken hos en sann bifurkation. Därför syftade vi till att designa en ny arteriell påse bifurcation modell på kaniner.
Abstract
Endovaskulär behandling för intrakraniella aneurysmer fick betydelse under de senaste decennierna, följaktligen finns det ett ökat behov av att testa endovaskulära enheter. Djurmodeller som respekterar reologiska, hemodynamiska och aneurysmväggförhållanden är mycket motiverade. Därför var syftet med den aktuella studien att designa en ny standardiserad och reproducerbar kirurgisk teknik för att skapa autologa arteriella påsebifurcation aneurysmer med icke-modifierade och modifierade väggförhållanden hos kaniner.
Bifurcation aneurysmer skapades genom end-to-side anastomos av höger på vänster gemensam halspulsåder, båda fungerade som förälderartärer för artärpåsen, som mikrokirurgiskt sys på. Transplantat togs från den proximala högra vanliga halspulsådern, antingen för kontrollgruppen (n = 7, omedelbar autolog återimplantation) eller modifierad (n = 7, inkuberad med 100 internationella enheter elastas i 20 minuter före autolog återimplantation). Påse och förälder artär patency kontrollerades av fluorescensangiografi omedelbart efter skapandet. Vid uppföljning (28 dagar) genomgick alla kaniner kontrastförstärkt magnetisk resonansangiografi och fluorescensangiografi följt av aneurysmskörd, makroskopisk och histologisk utvärdering.
Totalt opererades 16 kvinnliga Nya Zeeland Vita kaniner. Två djur dog i förtid. Vid uppföljning förblev 85,72% av alla aneurysmer patent. Båda grupperna avslöjade en ökning av aneurysmstorleken över tiden; detta var mer uttalat i kontrollgruppen (6,48 ± 1,81 mm3 vid tidpunkten för skapandet jämfört med 19,85 ± 6,40 mm3 vid uppföljning, p = 0,037) än i den modifierade gruppen (8,03 ± 1,08 mm3 vid tidpunkten för skapandet jämfört med 20,29 ± 6,16 mm3 vid uppföljning, p = 0,054).
Våra resultat visar lämpligheten hos denna nya kaninmodell som möjliggör skapandet av bifurkationsaneurysmer med olika väggförhållanden i ett mikrokirurgiskt tillvägagångssätt. Med tanke på den utmärkta långsiktiga patency och egenskapen hos aneurysmtillväxt över tid kan denna modell fungera som ett viktigt verktyg för preklinisk utvärdering av nya endovaskulära terapier.
Introduction
Subaraknoidalblödning till följd av intrakraniell aneurysm (IA) bristning kan effektivt kontrolleras med antingen endovaskulär eller mikrokirurgisk ocklusionsteknik 1,2,3,4. Olika endovaskulära terapier, för att övervinna den huvudsakliga begränsningen av IA-återfall efter lindning, fick betydelse under de senaste decennierna och genererade ett ökat behov av att testa endovaskulära enheter. För att testa dessa nya behandlingsmetoder är lämpliga djurmodeller som respekterar reologiska egenskaper, hemodynamik och aneurysmväggförhållanden mycket motiverade 5,6,7. I detta sammanhang har kliniska såväl som prekliniska studier redan avslöjat den viktiga rollen av aneurysmväggförhållanden angående aneurysmbrott och återfall efter ocklusion, särskilt med fokus på förlusten av väggmålningsceller 7,8,9.
Hittills har experimentella aneurysmer hos kaniner oftast skapats antingen av elastas inkuberade vanliga halspulsåder (CCA) stubbar eller venösa påsar suturerade till en konstgjord CCA-bifurkation. 10,11,12,13,14,15,16 Således har en sann arteriell påseförgreningsmodell aldrig beskrivits.
Syftet med denna studie var att designa en säker, snabb och standardiserad teknik för mikrokirurgiskt skapande av bifurkationsaneurysmer med olika väggförhållanden i en kaninmodell (Figur 1). Detta uppnåddes genom att suturera icke-modifierade och modifierade arteriella påsar till en artificiell skapad förgrening av båda CCA: erna.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
All veterinärvård utfördes i enlighet med de institutionella riktlinjerna (alla experiment godkändes av den lokala kommittén för djurvård i Kanton Bern, Schweiz (BE 108/16)) och genomfördes under överinseende av en styrelsecertifierad veterinäranestesiolog. ARRIVE-riktlinjerna och 3R-principerna följdes strikt17,18.
OBS: Hys alla djur vid en rumstemperatur på 22\u201224 Celsius (°C) och håll en 12 timmar (h) ljus/mörk cykel. Ge fri tillgång till vatten, pellets och ad libitum hö diet varje gång. Statistiska analyser utfördes med hjälp av det icke-parametriska Wilcoxon-Mann-Whitney-U-testet. Ett sannolikhetsvärde (p) på ≤ 0,05 ansågs signifikant.
1. Prekirurgisk fas
- Utför en detaljerad preoperativ klinisk undersökning av alla kaniner som planeras för operation omedelbart intill en tyst, aseptisk operationssal med en temperatur på 23 ± 3 °C.
- Registrera vikten av varje djur, makroskopiskt utvärdera slemhinnorna, kapillärpåfyllningstid och pulskvalitet.
- Vidare utföra hjärtauskultation med ett stetoskop och bukpalpation.
- Baserat på de kliniska resultaten, tilldela en American Society of Anesthesiologists (ASA) klassificering till varje kanin19. Inkludera endast djur med en ASA I-poäng i studien.
- Raka båda yttre öronen med en elektrisk rakapparat och applicera prilokain-lidokainkräm på både aurikulära artärer och vener.
- Lugna kaninen med en kombination av 20 milligram (mg)/killogram (kg) ketamin, 100 mg/kg dexmedetomidin och 0,3 mg/kg metadon injicerat subkutant (SC) via en spruta.
- Lämna varje djur ostört i minst 15 min.
- Därefter, under kompletterande syresättning med 3 liter (l) / minut (min) genom en lös ansiktsmask och stadig övervakning genom en pulsoximeter, placera en 22 G kanyl i vänster aurikulär centralartär och ytterligare 22 G kanyl i den aurikulära venen i det kontralaterala örat.
- Raka det kirurgiska fältet (nacken) och injicera 0,75% peri-snitt ropivakain intradermalt. Därefter raka pannan och förbered dig på att placera pediatriska elektroencefalografiska (EEG) sensorer.
- Inducera narkos med propofol 1-2 mg/kg intravenöst (IV) till effekt. Intubera sedan omedelbart luftstrupen hos alla kaniner med ett silikonrör (3 millimeter (mm) inre diameter) under kapnografisk kontroll. Därefter transportera alla kaniner till operationssalen, placera dem i dorsal recumbency och anslut röret till ett pediatriskt cirkelsystem.
- Uppnå anestesifördjupning och underhåll genom isofluran i syre, med inriktning på en maximal ändvattenisoflurankoncentration på 1,3%.
- Säkerställa klinisk och instrumentell övervakning (pulsoximetri, doppler och invasivt blodtryck, 3-bly elektrokardiogram, EEG, rektal temperaturövervakning och inhalerade och utandade gaser) tills trakeal extubation.
- För att upprätthålla återfuktning, ge Ringers laktat med en kontinuerlig infusionshastighet (CRI) på 5 ml/kg/h genom venös åtkomst. Bekräfta alltid korrekt anestesi med tånypor med ett intervall på 10 min.
- Desinficera det kirurgiska fältet med povidonjod från manubrium sterni till båda käkvinklarna. Utför nu steril drapering av det kirurgiska fältet.
- Under operationen, ge analgesi med lidokain vid en CRI på 50 mikrogram (μg) / kg / min och fentanyl vid 3 \ u201210 μg / kg / h. Applicera spontan eller assisterad ventilation samt tillåtande hyperkapni. Utför arteriell blodgasanalys minst en gång under operationen.
- Behandla relevant hypotoni (genomsnittligt arteriellt tryck < 60 mmHg) med noradrenalin. Förhindra hypotermi (rektal temperatur ≤ 38 °C) med hjälp av en värmedyna eller ett uppvärmningssystem för tvingad luftuppvärmning.
2. Kirurgisk fas – Steg I
- Börja operationen med ett mediansnitt av huden från manubrium sterni till nivån på käkvinklarna/struphuvudet. Dissekera huden och mjukvävnaden kraftigt med en skalpell, kirurgisk sax och pincett. Separera subcutis och fettkudden medialt genom trubbig dissektion.
- Gå in i den främre övre åsen av sternocleidomastoidmuskeln medialt på vänster sida genom trubbig dissektion med hjälp av mikrotång och kirurgisk sax.
- Makroskopiskt, utför trubbig beredning och separera försiktigt vänster CCA från vagalnerven distalt för att undvika larynxpares genom att vidare använda mikrotång och kirurgisk sax (figur 2). Observera att förgreningen av den vänstra CCA fungerar som intraoperativt landmärke (figur 3 och figur 4A). För alla följande steg, använd en mjukvävnadsspridare för att förbättra kirurgisk visualisering.
- Efter framgångsrik beredning och befrielse av vänster distal CCA från vagalnerven, administrera papaverin (40 mg / ml, 1: 1 utspädd i 0,9% isotonisk natriumkloridlösning) lokalt. Skydda kontinuerligt alla kärlsegment med mikropinnar följt av ytterligare papaverinadministration externt. Placera den papaverindränkta vänstra CCA under den autologa muskelvävnaden för att skydda kärlet från att torka under ljuset från operationsmikroskopet.
- Byt sida samtidigt som du maximerar kirurgens komfort under det operativa ingreppet. Upprepa samma kirurgiska ingrepp på höger sida. Dissekera CCA distalt och proximalt upp till de fördefinierade landmärkena (halspulsåder vid nivån av käkvinklarna/struphuvudet och den inre halsvenen; Figur 4A,B). Sätt tillbaka en spridare och administrera mikropinnar och papaverin som beskrivits tidigare.
- Före ligeringen av rätt proximal CCA, injicera heparin (500 internationella enheter (IE)/kg) systemiskt via en venös öronkateter.
- Använd ett kirurgiskt mikroskop från och med nu. Lirera först den högra proximala CCA med en 4-0 icke-absorberbar sutur direkt i slutet av det makroskopiskt synliga proximala landmärket för att undvika spänning på artärkärlet.
- För det andra, applicera en 6-0 icke-absorberbar ligatur exakt 4\u20125 mm distalt genom att använda en kärlklämma för mätning, med tanke på att efter att ha klippt distalt från den första 4-0-ligaturen kommer den resulterande arteriella påsen att ha en standardiserad längd på cirka 3\u20124 mm i varje djur (figur 5A,C).
- Efter att ha dragit åt 6-0-ligaturen, kläm fast rätt CCA så långt distalt som möjligt med en tillfällig kärlklämma (som normalt används vid cerebral aneurysmkirurgi) för att undvika endotelskador och för att skapa ett långt kärlsegment för bevattning för att förhindra trombogenes (figur 5B).
- Utför nu ett snitt distalt till 4-0 icke-absorberbar ligatur. För att skörda artärpåsen (figur 5C), utför en andra skärning distalt till 6-0 icke-absorberbar ligatur.
- Rengör artärpåsen noggrant från all mjukvävnad och mät dess längd, bredd och djup (figur 5C) med en kärlklämma. Om ingen ytterligare modifiering behövs, förvara det autologa arteriella transplantatet i en hepariniserad lösning (500 IE/100 ml i 0,9% isoton natriumklorid) vid rumstemperatur tills vidare användning.
3. Nedbrytning av arteriell påse
- Om en nedbrytning av en arteriell påse behövs, rengör den noggrant från mjukvävnad och förinkubera den med 100 IE svinelas upplöst i 5 ml Tris-buffert vid rumstemperatur på experimentdagen i 20 minuter. Använd inte en borstteknik. Inkubera artärpåsen intra- och extralysande med hjälp av en shaker.
- Innan du lägger påsen i en hepariniserad lösning av 0,9% isotonisk natriumklorid, svep den försiktigt tre gånger i 3 minuter med anatomiska pincett i 0,9% isotonisk natriumkloridlösning för att tvätta bort det återstående svinelastaset.
- Om det behövs, håll lumen i artärpåsen öppnad med ett mikrorör av silikon; skydda noggrant vänster och höger CCA under hela det kirurgiska ingreppet med våta mikrovadderingar.
4. Kirurgisk fas – Steg II
- För ytterligare beredning av CCA, placera två runda mikropinnar direkt under den för att flytta artären mer ytligt. Lägg nu en mikropinne med en lila vaddering under vänster CCA vid den distala tredjedelen för bättre visualisering av artären.
- Spola rätt proximal CCA med en lösning av 0,9% isotonisk natriumklorid i kombination med 500 IE heparin upplöst i 100 ml 0,9% isotonisk natriumklorid. För att skapa en spänningsfri anastomos, placera höger CCA under fettkudden / peritrakealmuskulaturen genom att använda kirurgisk sax för att tunnla den till vänster sida. Ta bort mjukvävnaden i artären.
- Utför nu ett 2 mm fiskmunsnitt på den proximala sidan av höger CCA med en mikrosax och pincett.
- Byt sida på operationsbordet. Klipp den vänstra distala CCA med ett annat tillfälligt kärlklipp följt av den proximala vänstra CCA med två tillfälliga kärlklämmor. Skydda alla exponerade kärlsegment från att torka ut under det kirurgiska ljuset med våta mikropinnar.
- Befria den distala tredjedelen av vänster CCA helt från mjukvävnad och utför en arteriotomi. Använd kirurgiska mikrotångar och ta försiktigt tag i lite mjukvävnad. Lyft nu artären och snitta den vänstra distala CCA långsamt med en kirurgisk mikrosax. Spola kärlsegmenten med heparin (500 IE upplöst i 100 ml 0,9% isotonisk natriumkloridlösning).
- Efter att ha utfört arteriotomin med krökta mikrotångar och mikrosaxar, förstora arteriotomin belägen vid den distala tredjedelen av vänster CCA distalt och mäta cirka 2 gånger diametern på den högra trubbiga av halspulsådern och det autologa transplantatet. Detta möjliggör tillräckligt med blodflöde i artärpåsen.
- Ta ut artärpåsen ur den hepariniserade saltlösningen. Placera påsen i det kirurgiska fältet, där bifurkationen är planerad. Börja suturera baksidan av den högra halspulsådern trubbigt kaudalt belägen med en icke-absorberbar 9-0 sutur, följt av en sutur på den kranialt placerade baksidan vid nivån på fiskmunsnittet. Avsluta sömnaden av baksidan från distal till proximal med enstaka stygn.
- Håll alla elastasförinkrikade påsar fuktiga med kontinuerlig bevattning under suturering. När du suturerar kärlväggen på påsen, använd böjda kirurgiska mikrotångar för att försiktigt öppna lumen med spetsen. När du suturerar delar av vänster eller proximal höger CCA, använd raka kirurgiska mikrotångar. Därefter suturera den horisontella baksidan.
- Därefter suturera den horisontella framsidan, med början vid aneurysmens kupol som rör sig till basen. Börja sedan med enstaka stygn distalt på framsidan som rör sig kaudalt.
- För alla steg 4.5 \ u20124.8 medan du suturerar anastomosen, var uppmärksam bara för att ta tag i den del av kärlet nära arteriotomin för att undvika iatrogen stenos. Fukta också kontinuerligt alla kärlsegment under hela det kirurgiska ingreppet extraluminalt med en spruta fylld med hepariniserad natriumkloridlösning (500 IE upplöst i 100 ml 0,9% isotonisk natriumklorid) och skydda dem med våta mikropinne.
- Innan du avslutar anastomosen, bevattna hela komplexet med hepariniserad 0,9% isotonisk natriumkloridlösning intraluminal (500 IE upplöst i 100 ml 0,9% isotonisk natriumklorid). Se upp för att elastasmodifierade arteriella påsar måste sys på så snabbt som möjligt på grund av deras starka tendens att torka ut och trombos. På grund av det aggressiva beteendet hos den kvarvarande elastaskoncentrationen i påsen när det gäller att smälta omkretskärl, fortsätt snabbt med operationen för att snabbt genomtränga kärlkomplexet.
- Ta bort alla tillfälliga kärlklämmor stegvis.
- Ta bort den distala klämman från vänster CCA. Acceptera mindre blödningar och stoppa den genom att försiktigt prägla mikropinnar på anastomosen. Ta sedan bort klämman på höger CCA, tryck försiktigt med mikropinne och pincett för att undvika trombbildning.
- Byt vid behov ut de tillfälliga vaskulära klämmorna för att ge tillräckligt med koagulering. Efteråt avlasta båda kärlklämmorna från vänster sida proximalt. Om det behövs i något steg, byt ut klämmor för att möjliggöra koagulering eller för att utföra omsömning.
- Vid detta tillfälle utför fluorescensangiografi av kärlkomplexet (Figur 6 och Figur 7).
OBS: Fluorescensangiografi utförs genom att administrera 1 ml fluorescein IV, med hjälp av 2 bandpassfilter, en smartphone med videokamera och en cykelstrålkastare. Detta förfarande har redan beskrivits på annat håll 20,21,22. - Slutligen, stäng den operativa situsen. Resapt och suturera försiktigt fettkudden med en 3-0 resorberbar sutur med enstaka noder för att skydda anastomosen. Stäng subcutis och hud på samma sätt.
5. Posturgisk fas
- Avbryt administreringen av isofluran och systemisk analgesi i slutet av operationen och ge trakeal extubation så snart sväljningsreflexen har återvänt.
- Administrera 0,5 mg/kg meloxikam IV, 10 mg/kg acetylsalicylsyra (ASS) IV, 100 μg vitamin B12 SC och 20 mg/kg clamoxyl IV.
- Ge kompletterande syresättning och aktiv uppvärmning tills kaninerna spontant har återfått sternal recumbency.
- Utföra postoperativ uppföljning och djurvård fyra gånger om dagen under de första tre dagarna, i enlighet med riktlinjerna för bedömning och hantering av smärta hos gnagare och kaniner23,24.
- Administrera postoperativ analgesi via ett fentanylplåster (12 μg/h) applicerat på ytterörat, meloxikam en gång om dagen SC i tre dagar och metadon som räddningsbehandling SC, enligt poängbladet för smärtbedömning. Administrera 250 IE/kg lågmolekylärt heparin (LMH) subkutant i tre dagar till alla kaniner.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Efter en pilotserie på sju djur ingick totalt 16 djur i försöksprotokollet. Två djur dog i förtid och uteslöts därför från den slutliga analysen (12,5 % dödlighet). Beräknat på 14 djur var omedelbar aneurysmpatency rate under fluorescensangiografi 71,43% i både kontroll- och modifierad grupp. Fyra aneurysmer måste öppnas igen med på varandra följande trombevakuering och efter en upprepad fluorescensangiografi fanns det en dokumenterad patency i alla fall (100%). Aneurysm-patency rate i MR- och fluorescensangiografi var 85,72% i kontrollen och 85,72% i den elastasmodifierade gruppen vid uppföljning efter 28 dagar (två djur visade fullständig förälderartär och aneurysmtrombos och uteslöts därför från vidare analys). Partiell trombos observerades genom att analysera tredimensionella rekonstruktioner av MR-avbildning (figur 9) i 3 av de 12 återstående fallen. Båda grupperna visade en ökning av aneurysmstorlek över tid; kontrollgrupp: 6,48 ± 1,81 mm3 vid tidpunkten för skapandet jämfört med 19,85 ± 6,40 mm3 vid uppföljning, p = 0,037 (alla statistiska tester utfördes med det icke-parametriska Wilcoxon-Mann-Whitney-U-testet); modifierad grupp: 8,03 ± 1,08 mm3 vid tidpunkten för skapandet jämfört med 20,29 ± 6,16 mm3 vid uppföljning, p = 0,054), vilket inte visar någon betydelse mellan båda tillväxthastigheterna (p = 0,87). Det fanns ingen postoperativ aneurysmrelaterad blödning. Genomsnittlig varaktighet för det kirurgiska ingreppet för kontrollgruppen var 164 ± 10 min (intervall, 122\u2012187 min) jämfört med 201 ± 13 min (intervall, 158\u2012250 min) för den modifierade gruppen. I genomsnitt behövdes 24 ± 1 avbrutna suturer (intervall, 21\u201226) för att skapa aneurysmer i kontrollgruppen, 25 ± 2 (intervall, 18\u201228) stygn i elastasgruppen. Figur 8 och figur 9 visar histologiska egenskaper samt CE-3D-MRA morfometriska mätningar av bifurkationsaneurysmer på dag 28.
Figur 1: Flödesschema för experimentmiljön.
Totalt, efter en pilotfas med sju djur, opererades 16 djur och randomiserades antingen till kontrollgrupp eller elastasförbehandling. Två djur dog i den tidiga postoperativa kursen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2: Inledande operativt steg.
Inledande operativt steg, som visar vänster halspulsåder (vit pil), vagalnerv (svart pil) (A) och noggrann separation av vänster halspulsåder från vagalnerven distalt för att undvika larynxpares (B). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 3: Schematisk över de kirurgiska stegen.
Aortabågen (§) med båda halspulsådrorna (vänster halspulsåder, x; höger halspulsåder, #) hos en nyzeeländsk vit kanin visas (A). På den proximala högra halspulsådern utförs en 4-0 ligatur och en 6-0 ligatur tillsätts distalt (B). Den autologa artärpåsen (*) har redan skördats och den trubbiga av den högra halspulsådern sutureras till den distala tredjedelen av den vänstra halspulsådern (C) vilket skapar den artificiella komplexa arteriella bifurkationen (D). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 4: Bifurcation av vänster halspulsåder som ett distalt landmärke för vänster och höger sida (A, svart *) och den inre halsvenen som proximalt landmärke för beredning av höger sida (B, vit *). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 5: Fotografierna visar de proximala 4-0- och 6-0-ligationerna i den högra halspulsådern för att skapa en ny vital arteriell påse (A), klämplaceringen på den högra halspulsådern ovanför de två ligaturerna (B) och den autologa skördade påsen (C). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 6: Skapande av komplexa arteriella vitala (A) och efter elastasförbehandling (A.1) bifurkationsaneurysmer (*).
Samma situation efter att ha utfört en fluorescensangiografi som visar patency hos moderartärerna och själva aneurysmerna (B, B.1). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 7: Fluorescensangiografi av kärlkomplexet.
Utzoomat fotografi (A) från den operativa situsen efter skapandet av en elastas förbehandlad komplex bifurkationsaneurysm (x). Svart * visar den högra gemensamma halspulsådern, vit * den vänstra. Den streckade linjen visar mitten av nacken. Samma situation efter att ha utfört en fluorescensangiografi som visar patency hos moderartärerna och själva aneurysmen (B). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 8: Exempel på histologi på en 2-faldig och 20-faldig digital zoom av en vital aneurysm i bifurkationskonstellation.
Vitalväggen (#) är markerad av hög celltäthet. * visar lumen i aneurysmen, a lumen till höger, b lumen i den vänstra proximala halspulsådern, § den förstorade luminala sidan av aneurysmen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 9: Histologiska fynd korrelerade med MR-avbildning.
(A) Exempel på 2-faldig digital zoom av modifierad arteriell påse sydd på en arteriell bifurkation Den partiella tromboserade aneurysmkupolen (#), lumen i aneurysmen (*), lumen i vänster proximal (b) och distal (a) samt lumen i den högra halspulsådern (c) visas. (B) visar CE-3D-MRA morfometriska mätningar av aneurysmen efter 28 dagar. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
| n | Driftstid (min) |
Vikt (g) | Antal suturer n) |
Diameter Förälder Artär proximal mot Aneurysmen (mm) |
Sutur tid (min) |
Diameter FörälderArtär distal mot Aneurysmen (mm) |
Diameter Aneurysm baslinje (mm) |
Baslinje för volym (mm3) |
Diameter Aneurysm uppföljning (mm) |
Volymuppföljning (mm3) |
|
| Viktiga påsar | |||||||||||
| 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 | |
| Medelvärde ± SEM | 164.00 ± 10.22 | 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 | |
| Elastase påsar | |||||||||||
| 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 | |
| Medelvärde ± SEM | 200.83 ± 13.00 | 3626,67 ± 151,58 | 25.00 ± 1.51 | 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 | |
| p-värde | 0.06 | 0.22 | 0.14 | 0.46 | 0.42 | 0.5 | // | 0.46 | // | 0.87 | |
Tabell 1: Kirurgiska egenskaper och CE-3D-MRA morfometriska mätningar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Vår studie visar möjligheten att skapa en sann bifurkationsaneurysmmodell med olika väggförhållanden hos kaniner. Sammantaget inkluderades 14 kvinnliga Nya Zeeland Vita kaniner med en medelvikt på 3,7 ± 0,09 kg och medelålder på 112 ± 3 dagar i studien. 85,72% av alla aneurysmer förblev patent under en uppföljning vid 28 dagar. Två djur dog för tidigt (12,5% dödlighet).
Tidigare studier föreslog en mängd olika extrakraniella aneurysmmodeller för att analysera hanteringen av endovaskulär aneurysmbehandling 25,26,27,28. Ingen av dessa har dock gjort det möjligt att jämföra olika väggförhållanden. Tidigare experiment har redan studerat decellulariserade aneurysmer i en aneurysm sidoväggsråtta modell29. Modellen som presenteras i den aktuella studien representerar en translationell förfining, eftersom en sann arteriell påseförgreningsmodell som efterliknar olika väggförhållanden ännu inte har beskrivits i litteraturen. Dessutom förekommer intrakraniella aneurysmer hos människor oftare vid arteriella bifurkationer30,31. Vidare visade sig kaninmodeller vara mycket nära människor med avseende på hemodynamik och jämförbarhet av koagulationssystemet och vidare bevisade att de var kostnadseffektiva 32,33,34.
Venösa påsmodeller på kaniner (enbart komplexa bilobulära, komplexa bisacculära eller med breda halsar) har redan beskrivits väl. 12,13,35,36 Som nämnts har tekniken att implantera äkta arteriella påsar eller degenererade kärlväggar i en konstgjord bifurkation ännu inte beskrivits. 37,38,39 I vår studie var dödligheten 12,5%. Jämfört med litteratur med hög sjuklighet och dödlighet upp till 50% höll vi oss tydligt under och visade därmed möjligheten att skapa komplexa arteriella bifurkationsaneurysmer hos kaniner med låg sjuklighet, dödlighet och hög kort sikt samt långsiktiga aneurysm patency rates27. En ytterligare viktig faktor som möjliggjorde sänkning av sjuklighet och dödlighet i denna kaninserie var implementeringen av kirurgiska tekniker från tidigare erfarenheter från vårt laboratorium12. Exemplifierande, tekniken för noggrann förberedelse av ett långt segment av vänster CCA applicerades och förfinades för att bara dissekera den distala tredjedelen, speciellt för att undvika iatrogena lesioner på vagalnerven och överlägsna larynxnerver. Dessutom avlägsnades mycket trombogen mjukvävnad noggrant från båda CCA: erna innan en spänningslös anastomos utfördes. Suturer, som alltid började på baksidan för en bättre visuell kontroll, hölls låga i antal för att undvika iatrogen trombogenes. Vid behov utfördes tätning med autolog fettvävnad runt anastomosen för att minimera risken för postoperativ blödning; på samma sätt gav omläggning och suturering av fettkudden direkt ovanför anastomosen ytterligare skyddande effekt. En kontrollerad beredning och dissektion av vagalnerven med tillhörande larynxfibrer samt en tillräcklig beredning av rätt CCA proximalt och distalt för att skapa en spänningslös anastomos, spelar nyckelroller för att minska dödligheten och sjukligheten från andningsbesvär eller larynx pares12.
Att använda antikoagulationsregimen med LMH i tre dagar, använda ASS (tillhandahålls som ett enda skott omedelbart postoperativt) tillsammans med den nyinitierade systemiska administreringen av heparin innan rätt CCA stängdes ledde till 85,72% aneurysm och moderkärlspatency. Dessa resultat är i linje med våra tidigare erfarenheter av venösa påsmodeller 10,11,12,13,40. I detta avseende bidrog intraoperativ fluorescensangiografi också till goda långsiktiga patency-priser med en minskning av sjukligheten. I fall av trombdetektering i själva aneurysmen eller i moderartären utfördes återöppning av anastomosen med trombevakuering20. Ingen spontan aneurysmblödning har observerats. Ändå bidrog kontinuerlig extraluminal bevattning och kärlskydd med våta mikropinnar samt intraluminal bevattning med hepariniserad 0,9% saltlösning additivt till att motverka trombogen påverkan. Enligt vår mening påverkade balanserad anestesi och kontinuerlig omfattande intraoperativ och postoperativ övervakning också dödlighet och sjuklighet positivt. Att förlänga den smärtstillande vården i minst 72 timmar och garantera en oavbruten utfodring kunde ha bidragit till att minska andra komplikationer som gastrointestinala stresssår.
Flera studier har visat en starkare ökning av aneurysmstorlek i försämrade aneurysmer över tid 7,29. I vår serie kunde dessa fynd inte bekräftas. Kontrollgruppen uppvisade en signifikant aneurysmtillväxt över tid. Ändå visade p-värdet för den modifierade gruppen en trend mot signifikant tillväxtmönster jämfört med kontrollgruppen (p = 0,054). Denna obetydliga tillväxthastighet med lika stora volymer i den elastasmodifierade gruppen efter 28 dagar kan åtminstone delvis förklaras av den stora initiala aneurysmvolymen. Det lilla djurantalet samt uppföljningen av endast 28 dagar är också en potentiell anledning till att omfattande aneurysmtillväxt endast observerades i två fall. Dessutom finns det en inlärningskurva involverad för kirurgen 14,15,41.
En direkt jämförelse av kontroll- och elastasmodifierade bifurkationspåsar, när det gäller behandling av endovaskulära spolar, saknas fortfarande. För venösa påsar rapporterades redan en initial fullständig och ofullständig ocklusionshastighet på 35% och 65%27. Efter 3\u20126 månaders uppföljning kunde fullständig ocklusion bara objektifieras i 15%27. När det gäller de utmärkta patency-hastigheterna för denna nya djurmodell som presenteras kan arteriella degenererade påsar utvärderas ytterligare med coil-embolisering, stentbehandling eller stentassisterad coil-embolisering i en prospektiv miljö under fysiologiska och patofysiologiska förhållanden.
De elastasmodifierade artärpåsarna är svåra att sys på eftersom påsens väggar är mycket klibbiga; själva påsen reagerar mycket trombogent och därför är lumen inte lika naturligt öppnat jämfört med kontrollgruppen. När du suturerar påsen, se till att ingen spänning appliceras på omkretskärlen eftersom elastas beter sig aggressivt för att försämra angioarkitekturen hos moderartärerna som nämnts ovan.
Slutligen ger denna modell, om den praktiseras under en viss tidsperiod, stort värde för neurokirurgiska invånare när det gäller att anpassa mikrokirurgiska färdigheter genom att kontinuerligt utföra mycket mikrokirurgiska procedurer42. Efter inledande träning kan teknikerna enkelt tillämpas och utföras på ett säkert och standardiserat sätt.
Begränsningar i denna studie är det låga djurantalet när det gäller en genomförbarhetsstudie samt de potentiella trombogena egenskaperna hos suturmaterialet och den modifierade arteriella påsen. Vidare visar denna modell en extrakraniell aneurysmmodell som inte kan ställas in motsvarande en intrakraniell inställning. Dessutom kräver denna modell många resurser (en veterinär, en kirurgisk assistent, en sjuksköterska och anestesimaskiner). En fördel med tillvägagångssättet är möjligheten att implantera elastasmodifierade arteriella såväl som icke-modifierade påsar i en operation. Så 3R-principerna om djurskydd följs strikt.
Sammanfattningsvis presenterar vi ett nytt, reproducerbart och standardiserat protokoll för att skapa autologa arteriella påse bifurcation aneurysmer som efterliknar olika väggförhållanden. Med tanke på den utmärkta långsiktiga patency och egenskapen hos aneurysmtillväxt över tid även i den icke-modifierade och modifierade påsgruppen, kan denna modell fungera som ett viktigt verktyg för ytterligare preklinisk utvärdering av nya endovaskulära enheter. Visst måste dessa resultat bekräftas i en större serie.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Detta arbete stöddes av forskningsfonderna från forskningsrådet, Kantonsspital Aarau, Aarau, Schweiz och den schweiziska nationella vetenskapsstiftelsen SNF (310030_182450). Författarna är ensamma ansvariga för utformningen och genomförandet av den presenterade studien och förklarar inga konkurrerande intressen.
Acknowledgments
Författarna tackar Olgica Beslac och Kay Nettelbeck för deras utmärkta stöd och tekniska hjälp under den perioperativa fasen och Alessandra Bergadano, DVM, PhD, för den dedikerade övervakningen av den långsiktiga djurhälsan.
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 |
References
- Wanderer, S., Mrosek, J., Gessler, F., Seifert, V., Konczalla, J. Vasomodulatory effects of the angiotensin II type 1 receptor antagonist losartan on experimentally induced cerebral vasospasm after subarachnoid haemorrhage. Acta Neurochirurgica (Wien). 160 (2), 277-284 (2018).
- Vatter, H., et al. Effect of delayed cerebral vasospasm on cerebrovascular endothelin A receptor expression and function. Journal of Neurosurgery. 107 (1), 121-127 (2007).
- Andereggen, L., et al. The role of microclot formation in an acute subarachnoid hemorrhage model in the rabbit. Biomed Research International. , 161702 (2014).
- Eriksen, N., et al. Early focal brain injury after subarachnoid hemorrhage correlates with spreading depolarizations. Neurology. 92 (4), 326-341 (2019).
- Thompson, J. W., et al. In vivo cerebral aneurysm models. Neurosurgical Focus. 47 (1), 20 (2019).
- Bouzeghrane, F., Naggara, O., Kallmes, D. F., Berenstein, A., Raymond, J. International Consortium of Neuroendovascular C. In vivo experimental intracranial aneurysm models: a systematic review. American Journal of Neuroradiology. 31 (3), 418-423 (2010).
- Marbacher, S., et al. Loss of mural cells leads to wall degeneration, aneurysm growth, and eventual rupture in a rat aneurysm model. Stroke. 45 (1), 248-254 (2014).
- Marbacher, S., et al. Intraluminal cell transplantation prevents growth and rupture in a model of rupture-prone saccular aneurysms. Stroke. 45 (12), 3684-3690 (2014).
- Marbacher, S., Niemela, M., Hernesniemi, J., Frosen, J. Recurrence of endovascularly and microsurgically treated intracranial aneurysms-review of the putative role of aneurysm wall biology. Neurosurgical Review. 42 (1), 49-58 (2019).
- Marbacher, S., et al. Complex bilobular, bisaccular, and broad-neck microsurgical aneurysm formation in the rabbit bifurcation model for the study of upcoming endovascular techniques. American Journal of Neuroradiology. 32 (4), 772-777 (2011).
- Marbacher, S., et al. Long-term patency of complex bilobular, bisaccular, and broad-neck aneurysms in the rabbit microsurgical venous pouch bifurcation model. Neurological Research. 34 (6), 538-546 (2012).
- Sherif, C., Marbacher, S., Erhardt, S., Fandino, J. Improved microsurgical creation of venous pouch arterial bifurcation aneurysms in rabbits. American Journal of Neuroradiology. 32 (1), 165-169 (2011).
- Sherif, C., et al. Microsurgical venous pouch arterial-bifurcation aneurysms in the rabbit model: technical aspects. Journal of Visualized Experiments. 51, 2718 (2011).
- Brinjikji, W., Ding, Y. H., Kallmes, D. F., Kadirvel, R. From bench to bedside: utility of the rabbit elastase aneurysm model in preclinical studies of intracranial aneurysm treatment. Journal of Neurointerventional Surgery. 8 (5), 521-525 (2016).
- Miskolczi, L., Guterman, L. R., Flaherty, J. D., Hopkins, L. N. Saccular aneurysm induction by elastase digestion of the arterial wall: a new animal model. Neurosurgery. 43 (3), 595-600 (1998).
- Lewis, D. A., et al. Morbidity and mortality associated with creation of elastase-induced saccular aneurysms in a rabbit model. American Journal of Neuroradiology. 30 (1), 91-94 (2009).
- Kilkenny, C., Browne, W., Cuthill, I. C., Emerson, M., Altman, D. G. Group NCRRGW. Animal research: reporting in vivo experiments: the ARRIVE guidelines. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 31 (4), 991-993 (2011).
- Tornqvist, E., Annas, A., Granath, B., Jalkesten, E., Cotgreave, I., Oberg, M. Strategic focus on 3R principles reveals major reductions in the use of animals in pharmaceutical toxicity testing. PLoS One. 9 (7), (2019).
- Irlbeck, T., Zwissler, B., Bauer, A. ASA classification: Transition in the course of time and depiction in the literature]. Der Anaesthesist. 66 (1), 5-10 (2017).
- Grüter, B. E., et al. Fluorescence Video Angiography for Evaluation of Dynamic Perfusion Status in an Aneurysm Preclinical Experimental Setting. Oper Neurosurg (Hagerstown). 17 (4), 432-438 (2019).
- Grüter, B. E., et al. Testing bioresorbable stent feasibility in a rat aneurysm model. Journal of Neurointerventional Surgery. 11 (10), 1050-1054 (2019).
- Strange, F., et al. Fluorescence Angiography for Evaluation of Aneurysm Perfusion and Parent Artery Patency in Rat and Rabbit Aneurysm Models. Journal of Visualized Experiments. (149), e59782 (2019).
- Weaver, L. A., Blaze, C. A., Linder, D. E., Andrutis, K. A., Karas, A. Z. A model for clinical evaluation of perioperative analgesia in rabbits (Oryctolagus cuniculus). Journal of the American Association of Laboratory Animal Science. 49 (6), 845-851 (2010).
- ACLAM Task Force Members. Public statement: guidelines for the assessment and management of pain in rodents and rabbits. Journal of the American Association of Laboratory Animal Science. 46 (2), 97-108 (2007).
- Forrest, M. D., O'Reilly, G. V. Production of experimental aneurysms at a surgically created arterial bifurcation. American Journal of Neuroradiology. 10 (2), 400-402 (1989).
- Kwan, E. S., Heilman, C. B., Roth, P. A. Endovascular packing of carotid bifurcation aneurysm with polyester fiber-coated platinum coils in a rabbit model. American Journal of Neuroradiology. 14 (2), 323-333 (1993).
- Spetzger, U., Reul, J., Weis, J., Bertalanffy, H., Thron, A., Gilsbach, J. M. Microsurgically produced bifurcation aneurysms in a rabbit model for endovascular coil embolization. Journal of Neurosurgery. 85 (3), 488-495 (1996).
- Bavinzski, G., et al. Experimental bifurcation aneurysm: a model for in vivo evaluation of endovascular techniques. Minimal Invasive Neurosurgery. 41 (3), 129-132 (1998).
- Marbacher, S., Marjamaa, J., Abdelhameed, E., Hernesniemi, J., Niemela, M., Frosen, J. The Helsinki rat microsurgical sidewall aneurysm model. Journal of Viusalized Experiments. (92), e51071 (2014).
- Alfano, J. M., et al. Intracranial aneurysms occur more frequently at bifurcation sites that typically experience higher hemodynamic stresses. Neurosurgery. 73 (3), 497-505 (2013).
- Sakamoto, S., et al. Characteristics of aneurysms of the internal carotid artery bifurcation. Acta Neurochirurgica (Wien). 148 (2), 139-143 (2006).
- Dai, D., et al. Histopathologic and immunohistochemical comparison of human, rabbit, and swine aneurysms embolized with platinum coils. American Journal of Neuroradiology. 26 (10), 2560-2568 (2005).
- Shin, Y. S., Niimi, Y., Yoshino, Y., Song, J. K., Silane, M. Berenstein A. Creation of four experimental aneurysms with different hemodynamics in one dog. American Journal of Neuroradiology. 26 (7), 1764-1767 (2005).
- Abruzzo, T., Shengelaia, G. G., Dawson, R. C., Owens, D. S., Cawley, C. M., Gravanis, M. B. Histologic and morphologic comparison of experimental aneurysms with human intracranial aneurysms. American Journal of Neuroradiology. 19 (7), 1309-1314 (1998).
- Spetzger, U., Reul, J., Weis, J., Bertalanffy, H., Gilsbach, J. M. Endovascular coil embolization of microsurgically produced experimental bifurcation aneurysms in rabbits. Surgical Neurology. 49 (5), 491-494 (1998).
- Reul, J., Weis, J., Spetzger, U., Konert, T., Fricke, C., Thron, A. Long-term angiographic and histopathologic findings in experimental aneurysms of the carotid bifurcation embolized with platinum and tungsten coils. American Journal of Neuroradiology. 18 (1), 35-42 (1997).
- Marbacher, S., Strange, F., Frosen, J., Fandino, J. Preclinical extracranial aneurysm models for the study and treatment of brain aneurysms: A systematic review. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. , (2020).
- Strange, F., Gruter, B. E., Fandino, J., Marbacher, S. Preclinical Intracranial Aneurysm Models: A Systematic Review. Brain Sciences. 10 (3), 134 (2020).
- Marbacher, S., Wanderer, S., Strange, F., Gruter, B. E., Fandino, J. Saccular Aneurysm Models Featuring Growth and Rupture: A Systematic Review. Brain Sciences. 10 (2), 101 (2020).
- Coluccia, D., et al. A microsurgical bifurcation rabbit model to investigate the effect of high-intensity focused ultrasound on aneurysms: a technical note. Journal of Therapeutic Ultrasound. 2, 21 (2014).
- Hoh, B. L., Rabinov, J. D., Pryor, J. C., Ogilvy, C. S. A modified technique for using elastase to create saccular aneurysms in animals that histologically and hemodynamically resemble aneurysms in human. Acta Neurochirurgica (Wien). 146 (7), 705-711 (2004).
- Morosanu, C. O., Nicolae, L., Moldovan, R., Farcasanu, A. S., Filip, G. A., Florian, I. S. Neurosurgical Cadaveric and In Vivo Large Animal Training Models for Cranial and Spinal Approaches and Techniques - Systematic Review of Current Literature. Neurologia i neurochirurgia polska. 53 (1), 8-17 (2019).
