Summary
Descrevemos aqui a técnica de confecção microcirúrgica de aneurismas gigantes de bifurcação em coelhos para avaliação de dispositivos endovasculares.
Abstract
Os aneurismas gigantes são lesões perigosas que requerem tratamento endovascular, com altas taxas de recanalização e re-ruptura do aneurisma. Modelos in vivo confiáveis são raros, mas são necessários para testar novos dispositivos endovasculares. Demonstramos os aspectos técnicos da confecção de aneurismas gigantes de bifurcação em coelhos brancos da raça Nova Zelândia (2,5-5,5 kg). Uma bolsa venosa de 25-30 mm de comprimento é retirada da veia jugular externa, e uma bifurcação entre ambas as artérias carótidas é criada microcirurgicamente. A bolsa é suturada na bifurcação para mimetizar um aneurisma gigante. Este protocolo resume nossa técnica padrão previamente publicada para aneurismas de bifurcação arterial verdadeira de bolsa venosa e destaca seus passos essenciais de modificação para aneurismas gigantes. Usando esta técnica modificada, conseguimos criar um modelo animal para aneurismas gigantes com alta comparabilidade com humanos em relação aos sistemas hemodinâmico e de coagulação. Além disso, obteve-se baixa morbidade e altas taxas de perviedade do aneurisma. O modelo de aneurisma gigante proposto oferece uma excelente possibilidade para testar novos dispositivos endovasculares.
Introduction
A embolização endovascular tornou-se uma importante alternativa à clipagem do aneurisma para o tratamento dos aneurismas rotoscerebrais 1. A principal desvantagem dessa estratégia de tratamento são as altas taxas de recanalização do aneurisma com ruptura tardia do aneurisma2. Aneurismas grandes e gigantes têm se mostrado especialmente propensos a essas complicações. Portanto, novos dispositivos endovasculares estão em constante desenvolvimento3. Modelos para estudos experimentais são essenciais para testar esses dispositivos 4,5.
Aneurismas cerebrais humanos têm sido estudados em ratos, coelhos, caninos e suínos 6,7,8. Entretanto, modelos de coelhos têm mostrado melhor comparabilidade com humanos em relação à hemodinâmica e ao sistema de coagulação 9,10,11,12. No modelo de bifurcação arterial da bolsa venosa em coelhos, uma bolsa venosa é suturada em uma bifurcação verdadeira criada microcirurgicamente de ambas as artérias carótidas comuns (ACC) para mimetizar umaneurisma13. No entanto, um modelo verdadeiro de bifurcação para aneurismas gigantes em coelhos não estava disponível até recentemente. Os primeiros resultados utilizando dinâmica dos fluidos computacional e testes biomecânicos foram publicados pelo nosso grupo em 201614.
Como os aneurismas gigantes representam lesões desafiadoras para o tratamento em humanos e um modelo animal confiável é crucial para suas pesquisas, apresentamos um resumo condensado das técnicas aprimoradas para a criação de aneurismas experimentaisgigantes12,13. As vantagens do uso desse método são (i) a morbidade mínima e as altas taxas de perviedade do aneurisma14, a alta comparabilidade em humanos em relação à hemodinâmica e ao sistema de coagulação 9,10,11,12 e a custo-efetividade em relação aos métodos caninos, (ii) o verdadeiro desenho de bifurcação para um aneurisma gigante 13, (iii) a boa comparabilidade hemodinâmica dos aneurismas criados demonstrada pela dinâmica dos fluidos computacional 14e (iv) as altas taxas de perviedade em longo prazo15.
Protocol
Os estudos em animais foram aprovados pelo Comitê de Ética Animal do instituto em que este estudo foi realizado. Para este modelo animal, foram utilizados coelhos brancos da raça Nova Zelândia (2,5-5,5 kg).
NOTA: Nossa técnica padrão para a criação de aneurismas de bifurcação arterial verdadeira em coelhos foi publicada em 2011, e uma adaptação para aneurismas gigantes foi publicada em 201612,13. Resumimos essas técnicas e destacamos passos essenciais para a modificação dos aneurismas gigantes.
1. Fase pré-operatória
- Administrar cetamina (30 mg/kg) e xilazina (6 mg/kg) por injeção intramuscular perilombar para anestesia geral. Em seguida, intubar o coelho (diâmetro do tubo: 4 mm, comprimento: 18 mm; esse tamanho pode variar dependendo do tamanho do animal) e continuar com a anestesia gasosa (isoflurano a 2%). Monitore a profundidade da anestesia por uma pinça do dedo do pé a cada 15 minutos e ajuste se necessário.
- Faça a barba da área do ângulo da mandíbula até o tórax usando cortadores. Desinfetar a área cirúrgica com pelo menos três rodadas alternadas de clorexidina ou esfoliação com iodopovidona, seguidas de álcool. Drape o sítio cirúrgico.
2. Fase cirúrgica I
- Incisar a pele ao longo da linha média do ângulo da mandíbula até o manúbrio esterno usando um bisturi. Realizar dissecção romba no subcutâneo.
- Mude para o microscópio cirúrgico. Dissecar um segmento sem ramo de 2-3 cm de comprimento da veia jugular externa esquerda. Aplicar papaverina a 4% gota a gota repetidamente nos vasos para evitar vasoespasmo e, opcionalmente, adicionar 5 mg/mL de sulfato de neomicina dropwise para controle da infecção.
- Retirar o segmento venoso após ligadura proximal e distal com suturas 6-0 não reabsorvíveis. Colocar o segmento venoso em solução salina heparinizada (heparina 1.000 UI em 20 mL de solução fisiológica a 0,9% e 1 mL de HCl papaverina a 4%)13.
3. Fase cirúrgica II
- Prepare ambos os CCAs dissecando-os desde a bifurcação carotídea até sua origem. Observe atentamente os ramos arteriais mediais, que suprem as estruturas laríngeas, traqueais e neurais.
- Administrar 1.000 UI de heparina por via intravenosa.
- Aplicar um clipe microcirúrgico temporal na extremidade distal da ACC direita.
- Ligate e corte proximalmente da ACC direita diretamente acima do tronco braquiocefálico com fio de polifilamento 6-0 não reabsorvível.
- Use um pedaço estéril de borracha (por exemplo, de uma luva) como uma camada inferior para facilitar o procedimento. Remover a adventícia no local da anastomose de ambos os vasos com micropinças anatômicas e microtesouras. Clipar o local da anastomose da ACC esquerda distal eproximalmente13.
4. Fase cirúrgica III
- Realizar arteriotomia na ACC esquerda de acordo com o tamanho da anastomose planejada com a ACC direita e a bolsa venosa. Determinar o comprimento da arteriotomia pelo diâmetro da artéria carótida contralateral (cerca de 2 mm) juntamente com o tamanho do colo do aneurisma planejado.
NOTA: O tamanho é tão flexível quanto os possíveis tamanhos de aneurisma e tamanhos de colo deste modelo de aneurisma universal. O tamanho mínimo não deve ser inferior a 3 mm e pode ser até um máximo de cerca de 15 mm. - Limpar o local do aneurisma com solução salina heparinizada (cerca de 5 mL). Utilizando-se de quatro a cinco pontos monofilamentares 10-0 não reabsorvíveis e sutura da circunferência posterior do coto da ACC direita com a arteriotomia da ACC esquerda, já descrita.
- Corte o coto da ACC direita longitudinalmente até um comprimento de 1-1,5 cm. Anastomosar a parte posterior da bolsa venosa com a arteriotomia da ACC esquerda com pontos de 10-0. Em seguida, sutura da face posterior da bolsa venosa com a parede posterior da ACC direita com três a quatro suturas.
- Sutura da anastomose anterior na mesma sequência.
- Solte o clipe temporal no CCA direito. Geralmente, a anastomose vaza. Use isso para lavar o ar e coágulos de sangue para fora.
- Selar a anastomose com gordura derivada do tecido subcutâneo da abordagem cirúrgica e cola de fibrina.
- Fechar a fáscia com pontos 4-0 não reabsorvíveis. Realizar o fechamento da ferida com pontos reabsorvíveis 4-013.
5. Fase pós-operatória
- Administrar 10 mg/kg de ácido acetilsalicílico por via intravenosa.
- Realizar analgesia pós-operatória com adesivo transdérmico de fentanil (12,5 μg/h) na região raspada por 3 dias13.
NOTA: Consulte o veterinário da instalação sobre o apropriado
opções de analgesia. - Conseguir anticoagulação pós-operatória administrando 100 UI/kg de heparina molecular baixa diariamente por via subcutânea por 2 semanas.
Representative Results
Em 2011, publicamos uma técnica aprimorada para o modelo de bifurcação arterial da bolsa venosa para a confecção de aneurismas emcoelhos16. O comprimento médio do aneurisma foi de 7,9 mm e a largura média do colo foi de 4,1 mm. Com sutura interrompida e anticoagulação agressiva, conseguimos atingir 0% de mortalidade e perviedade em 14 dos 16 aneurismas. Essa técnica foi então adaptada para a criação de aneurismas gigantes, e testes computacionais de dinâmica dos fluidos e biomecânicos foram realizados em 201614. Neste estudo, a conduta antológica também foi alterada do uso de máscaras de ventilação para a intubação devido à disponibilidade de um veterinário experiente. Isso representa um passo crítico em nossa experiência, pois a intubação de um coelho pode ser difícil e levar a altas taxas de mortalidade pré-operatória. Além disso, a anticoagulação pós-operatória com heparina molecular baixa foi reduzida de 250 UI/kg para 100 UI/kg. Com esse regime, conseguimos atingir 0% de mortalidade e perviedade em 11 dos 12 aneurismas. O comprimento do aneurisma foi de 21,5-25,6 mm, com o colo de 7,3-9,8 mm. Os resultados detalhados deste estudo são apresentados na Tabela 1. Além disso, esses aneurismas foram utilizados para a avaliação de dispositivos endovasculares. A Figura 1 mostra a imagem de um aneurisma gigante embolizado assistido por stent após a recuperação do aneurisma.
Figura 1: Foto de aneurisma gigante embolizado assistido por stent após retirada do aneurisma. 1 ACC esquerda, vasos parentais com stent; 2 CCA direito, vaso mãe; + saco aneurismático embolizado. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
| Aneurisma nº. | Patência | Diâmetro da artéria de origem [mm] | Comprimento [mm] | Largura do pescoço [mm] | Largura da cúpula [mm] | Relação de aspecto [-] |
| 2 | Não | -- | -- | -- | -- | -- |
| 1 | Sim | 2.4 | 23.4 | 7.7 | 9.9 | 3 |
| 3 | Sim | 2.2 | 25.1 | 8.7 | 10.3 | 2.9 |
| 4 | Sim | 2.5 | 23.5 | 9.8 | 10.6 | 2.4 |
| 5 | Sim | 2.8 | 24.8 | 8.6 | 9.8 | 2.9 |
| 6 | Sim | 2.5 | 21.5 | 9.8 | 9.3 | 2.2 |
| 7 | Sim | 2.2 | 24.2 | 7.9 | 10.5 | 3.1 |
| 8 | Sim | 2.3 | 25.6 | 9.3 | 10.2 | 2.8 |
| 9 | Sim | 2.4 | 22.1 | 7.3 | 10 | 3 |
| 10 | Sim | 2.2 | 25.6 | 8.9 | 9.7 | 2.9 |
| 11 | Sim | 2.3 | 23.4 | 9.7 | 11.1 | 2.4 |
Tabela 1: Dados de aneurisma gerados para fluidodinâmica computacional e ensaios biomecânicos. São apresentados os resultados atualizados e detalhados de 11 aneurismas criados em 2016. Essa tabela foi modificada de Sherif et al.14.
Discussion
Existem algumas etapas críticas para garantir a replicabilidade do protocolo descrito acima. A remoção meticulosa do tecido trombogênico periadventício no local da anastomose é essencial13. Deve-se garantir que a anastomose seja sem tensão e com o menor número possível de suturas. Para aneurismas gigantes, é importante começar pelo lado posterior da anastomose. Isso proporciona melhor visão e controle para as suturas mais desafiadoras em comparação com os procedimentos previamente propostos17,18,19.
Ao contrário dos aneurismas de tamanho normal, o fator chave para a recuperação da bolsa venosa é o preparo meticuloso de um segmento venoso de 2-3 cm de comprimento. É fundamental dissecar todos os pequenos ramos laterais da veia jugular externa para poder ligá-los com segurança. Durante a sutura das anastomoses, deve-se evitar o contato direto com os vasos, deixando as extremidades das suturas únicas um pouco mais longas. Apenas essas extremidades de sutura livre devem ser agarradas com a pinça para movimentar o complexo aneurismático. Esse detalhe técnico auxilia na utilização da técnica no-touch com os vasos, princípio geral na microcirurgia vascular. Outro desafio, em comparação com aneurismas de tamanho normal, é a visão prejudicada para a face posterior do complexo aneurismático do vaso causada pelo saco aneurismático gigante. Isso pode levar ao aumento das dificuldades técnicas na face posterior da anastomose. Após a conclusão da anastomose, um tempo maior de lavagem é necessário devido à maior probabilidade de formação de trombo dentro do saco aneurismático gigante. Deve-se ficar atento aos vazamentos, pois eles são muito comuns. Se eles não forem selados com o coxim gorduroso, suturas adicionais devem ser realizadas.
Uma limitação é o uso de um aneurisma extracraniano como modelo para patologia intracraniana. Além disso, altas exigências microcirúrgicas e laboratórios bem equipados são necessários para a implementação bem-sucedida deste protocolo. Além disso, os coelhos são animais sensíveis, e um bom alojamento dos animais é crucial para as taxas de sobrevivência.
O modelo apresentado oferece diversas vantagens em relação aos modelos atuais amplamente utilizados. O modelo atual mais difundido para aneurismas cerebrais é o modelo elastase. No entanto, para este modelo, testes biomecânicos das propriedades da parede do aneurisma nunca foram realizados. Portanto, a comparabilidade biomecânica deste modelo com as condições humanas não é clara. Ao contrário, este ensaio biomecânico está disponível para o modelo proposto, mostrando boa comparabilidade às condições humanas14. Outra vantagem significativa desse modelo proposto sobre o modelo da elastase é a verdadeira hemodinâmica bifurcacional18. Este modelo é criado em uma verdadeira bifurcação criada artificialmente, enquanto o saco aneurismático digerido pela elastase é formado no beco sem saída da CCA, mais ou menos imitando uma geometria da parede lateral.
Até o momento, quase não havia outros modelos de aneurisma gigante disponíveis. No entanto, esses modelos são fortemente necessários para a avaliação de novos dispositivos endovasculares. Analisando a literatura, apenas um modelo canino para aneurismas de bifurcação gigante foidescrito20. Entretanto, a hemodinâmica canina e o sistema de coagulação apresentaram diferenças significativas em relação aos seres humanos, enquanto o modelo coelho mostrou sua superioridade quanto à sua comparabilidade com humanos14.
Dispositivos endovasculares recentemente desenvolvidos para o tratamento de aneurismas são comumente testados em modelos de coelhos. Nosso modelo de aneurismas de bifurcação de bolsa venosa publicado anteriormente foi utilizado para a aprovação de tais dispositivos pela CE e pelo FDA 3,18. No entanto, um modelo animal confiável e comparável para aneurismas gigantes em coelhos não estava disponível até recentemente. Em humanos, os aneurismas gigantes apresentam as maiores taxas de recanalização e retardo de ruptura após o tratamento endovascular. Portanto, novos dispositivos endovasculares são urgentemente desejados, e a indústria tem trazido à tona a necessidade de um modelo de coelho aneurisma gigante. Outra aplicação é a avaliação da parede do aneurisma por meio da ressonância magnética de alto campo, que visa identificar potenciais fatores de risco para ruptura, como diâmetro da parede do aneurisma ou comportamento de realce pelo meio decontraste22. Além disso, estudos de longo prazo são necessários para avaliar a perviedade desse modelo de aneurisma ao longo do tempo, bem como estudos que mostrem o comportamento do aneurisma com stents desviadores de fluxo e desviadores de fluxo intrassacular.
Disclosures
Os autores não têm interesses financeiros ou não financeiros relevantes a divulgar.
Acknowledgments
Somos gratos ao Professor Heber Ferraz Leite, Diretor de tantos workshops internacionais de microcirurgia ao redor do mundo, por sua cultura de ensino aberta e valiosa.
Agradecemos o apoio do Open Access Publishing Fund da Karl Landsteiner University of Health Sciences, Krems, Áustria. Este estudo foi financiado por uma bolsa do Fundo Científico do Presidente da Câmara Municipal de Viena. O custo desta publicação foi financiado pelo Open Access Publishing Fund da Karl Landsteiner University of Health Sciences, Krems, Áustria. Os órgãos financiadores não tiveram qualquer papel na concepção do estudo, na coleta, análise e interpretação dos dados e na redação do manuscrito.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 0.9% Saline | Any genericon | ||
| 4% Papaverin HCl | Any genericon | ||
| Ethilon 10-0 monofil non resorbable sutures | Ethicon Inc | 2814 | Taper point needle |
| Evicel Bioglue | Ethicon Biosurgery Inc. | 3901 | |
| Fentanyl dermal patch 12.5 μg/h | Any genericon | ||
| Heparin | Any genericon | ||
| Ketamin 50 mg/mL | Any genericon | ||
| Neomycin sulfate 5 mg/mL | Any genericon | ||
| Vicryl 4-0 polyfilament restorable sutures | Ethicon Inc | J386H | |
| Xylazine 20 mg/mL | Any genericon |
References
- Molyneux, A. J., et al. International subarachnoid aneurysm trial (ISAT) of neurosurgical clipping versus endovascular coiling in 2143 patients with ruptured intracranial aneurysms: A randomised comparison of effects on survival, dependency, seizures, rebleeding, subgroups, and aneurysm occlusion. Lancet. 366 (9488), 809-817 (2005).
- Algra, A. M., et al. Procedural clinical complications, case-fatality risks, and risk factors inendovascular and neurosurgical treatment of unruptured intracranial aneurysms: A systematic review and meta-analysis. JAMA Neurology. 76 (3), 282-293 (2019).
- Laurent, D., et al. The evolution of endovascular therapy for intracranial aneurysms: Historical perspective and next frontiers. Neuroscience Insights. 17, (2022).
- Böcher-Schwarz, H. G., et al. Histological findings in coil-packed experimental aneurysms 3 months after embolization. Neurosurgery. 50 (2), 375-379 (2002).
- Sherif, C., Plenk, H. J., Grossschmidt, K., Kanz, F., Bavinzski, G. Computer-assisted quantification of occlusion and coil densities on angiographic and histological images of experimental aneurysms. Neurosurgery. 58 (3), 559-566 (2006).
- Massoud, T. F., Guglielmi, G., Ji, C., Viñuela, F., Duckwiler, G. R. Experimental saccular aneurysms. I. Review of surgically-constructed models and their laboratory applications. Neuroradiology. 36 (7), 537-546 (1994).
- Anidjar, S., et al.
- Wakhloo, A. K., Schellhammer, F., de Vries, J., Haberstroh, J., Schumacher, M. Self-expanding and balloon-expandable stents in the treatment of carotid aneurysms: An experimental study in a canine model. AJNR. American Journal of Neuroradiology. 15 (3), 493-502 (1994).
- 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., et al. Creation of four experimental aneurysms with different hemodynamics in one dog. American Journal of Neuroradiology. 26 (7), 1764-1767 (2005).
- Abruzzo, T., et al. Histologic and morphologic comparison of experimental aneurysms with human intracranial aneurysms. AJNR. American Journal of Neuroradiology. 19 (7), 1309-1314 (1998).
- Sherif, C., Plenk, H. J. Quantitative angiographic and histopathologic evaluation of experimental aneurysms. American Journal of Neuroradiology. 32 (2), 33 (2011).
- Sherif, C., et al. Microsurgical venous pouch arterial-bifurcation aneurysms in the rabbit model: Technical aspects. Journal of Visualized Experiments. (51), e2718 (2011).
- Sherif, C., et al. Very large and giant microsurgical bifurcation aneurysms in rabbits: Proof of feasibility and comparability using computational fluid dynamics and biomechanical testing. Journal of Neuroscience Methods. 268, 7-13 (2016).
- 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).
- Spetzger, U., et al. 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. Minimally invasive neurosurgery. 41 (3), 129-132 (1998).
- 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).
- Ysuda, R., Strother, C. M., Aagaard-Kienitz, B., Pulfer, K., Consigny, D. A large and giant bifurcation aneurysm model in canines: proof of feasibility. American Journal of Neuroradiology. 33 (3), 507-512 (2012).
- 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).
- Sherif, C., Marbacher, S., Fandino, J. Computerized angiographic evaluation of coil density and occlusion rate in embolized cerebral aneurysms. Acta Neurochirurgica. 153 (2), 343-344 (2011).
