Summary
В данной статье мы опишем методику микрохирургического создания гигантских бифуркационных аневризм у кроликов для оценки эндоваскулярных устройств.
Abstract
Гигантские аневризмы являются опасными поражениями, требующими эндоваскулярного лечения, с высокими показателями реканализации и повторного разрыва аневризмы. Надежные модели in vivo встречаются редко, но необходимы для тестирования новых эндоваскулярных устройств. Показаны технические аспекты создания гигантских бифуркационных аневризм у новозеландских белых кроликов (2,5-5,5 кг). Из наружной яремной вены берется венозный мешочек длиной 25-30 мм, и микрохирургическим путем создается бифуркация между обеими сонными артериями. Мешочек сшивается в бифуркации, чтобы имитировать гигантскую аневризму. Этот протокол обобщает нашу ранее опубликованную стандартную методику лечения истинных артериальных бифуркационных аневризм и выделяет основные этапы модификации гигантских аневризм. Используя эту модифицированную методику, мы смогли создать животную модель гигантских аневризм с высокой сопоставимостью с человеческими системами гемодинамики и свертывания крови. Кроме того, были достигнуты низкая заболеваемость и высокие показатели проходимости аневризмы. Предложенная модель гигантской аневризмы предоставляет прекрасную возможность для тестирования новых эндоваскулярных устройств.
Introduction
Эндоваскулярная эмболизация стала важной альтернативой клипированию аневризмы для лечения разрыва аневризмы сосудов головного мозга1. Основным недостатком данной стратегии лечения являются высокие показатели реканализации аневризмы с отсроченным разрывом аневризмы2. Было показано, что большие и гигантские аневризмы особенно склонны к этим осложнениям. Поэтому постоянно разрабатываются новые эндоваскулярные устройства3. Модели для экспериментальных исследований необходимы для испытания этих приборов 4,5.
Аневризмы сосудов головного мозга человека изучались у крыс, кроликов, собак и свиней 6,7,8. Тем не менее, кроличьи модели показали наилучшую сопоставимость с людьми по гемодинамике и свертывающей системе 9,10,11,12. В модели бифуркации венозной артерии у кроликов венозный мешочек сшивается в микрохирургически созданное истинное раздвоение обеих общих сонных артерий (КЦА), чтобы имитировать аневризму13. Однако истинная бифуркационная модель гигантских аневризм у кроликов до недавнего времени не была доступна. Первые результаты с использованием вычислительной гидродинамики и биомеханического тестирования были опубликованы нашей группой в 2016году14.
Поскольку гигантские аневризмы представляют собой сложные поражения для лечения у людей, а надежная животная модель имеет решающее значение для их исследования, мы представляем краткое изложение усовершенствованных методов создания гигантских экспериментальных аневризм12,13. Преимуществами использования этого метода являются: (i) минимальная заболеваемость и высокая проходимость аневризмы 14, высокая сопоставимость с человеком в отношении гемодинамики и системы свертывания крови 9,10,11,12 и экономическая эффективность по сравнению с собачьими методами, (ii) истинная бифуркационная конструкция гигантской аневризмы 13, (iii) хорошая гемодинамическая сопоставимость созданных аневризм, показанная вычислительной гидродинамикой 14и (iv) высокие показатели долгосрочной проходимости15.
Protocol
Исследования на животных были одобрены Комитетом по этике животных института, в котором проводилось данное исследование. Для этой животной модели использовались новозеландские белые кролики (2,5-5,5 кг).
ПРИМЕЧАНИЕ: Наша стандартная методика создания истинных артериальных бифуркационных аневризм у кроликов была опубликована в 2011 году, а адаптация для гигантских аневризм была опубликована в 2016 году12,13. Мы обобщаем эти методы и выделяем основные шаги по модификации гигантских аневризм.
1. Предоперационный этап
- Вводят кетамин (30 мг/кг) и ксилазин (6 мг/кг) через перипоясничную внутримышечную инъекцию для общей анестезии. Затем интубируют кролика (диаметр трубки: 4 мм, длина: 18 мм; этот размер может варьироваться в зависимости от размера животного) и продолжайте газовую анестезию (2% изофлуран). Контролируйте глубину анестезии, зажимая палец ноги каждые 15 минут, и при необходимости корректируйте.
- Побрейте область от угла челюсти до грудной клетки с помощью кусачек. Продезинфицируйте операционную область, используя не менее трех чередующихся циклов хлоргексидина или повидон-йодного скраба с последующим употреблением спирта. Наложите шпапировку на место операции.
2. Хирургический этап I
- Разрежьте скальпелем кожу по средней линии от угла челюсти вниз до грудины. Выполняют тупое рассечение в подкожной клетчатке.
- Переключитесь на операционный микроскоп. Рассекают безветвистый сегмент длиной 2-3 см левой наружной яремной вены. Наносите 4% папаверин по каплям несколько раз на сосуды, чтобы предотвратить спазм сосудов, и по желанию добавляйте 5 мг/мл неомицина сульфата по каплям для борьбы с инфекцией.
- Забор сегмента вены после проксимальной и дистальной перевязки с помощью нерассасывающихся швов 6-0. Поместите сегмент вены в гепаринизированный физиологический раствор (1 000 МЕ гепарина в 20 мл 0,9% физиологического раствора и 1 мл 4% папаверина гидрохлорида)13.
3. Хирургический этап II
- Подготавливают оба КЦА, расчленяя их от бифуркации сонной артерии до их источника. Внимательно следите за медиальными ветвями артерий, которые снабжают гортань, трахею и нервные структуры.
- Вводят 1 000 МЕ гепарина внутривенно.
- Наложите височный микрохирургический зажим на дистальный конец правой КЦА.
- Лигировать и разрезать правый ССА проксимально непосредственно над брахиоцефальным стволом с помощью нерассасывающихся нитей из полифиламента 6-0.
- Используйте стерильный кусок резины (например, от перчатки) в качестве подложки, чтобы облегчить процедуру. Удаляют адвентицию в месте анастомоза обоих сосудов анатомическими микрощипцами и микроножницами. Клипировать место анастомоза левого ККА дистально и проксимально13.
4. Хирургический этап III
- Выполняют артериотомию в левом КЦА в соответствии с размером планируемого анастомоза с правым ЦЦА и венозным мешочком. Длину артериотомии определяют по диаметру контралатеральной сонной артерии (около 2 мм) вместе с размерами планируемой шейки аневризмы.
ПРИМЕЧАНИЕ: Размер такой же гибкий, как и возможные размеры аневризмы и шейки этой универсальной модели аневризмы. Минимальный размер не должен быть меньше 3 мм и может быть максимум около 15 мм. - Очистите место аневризмы гепаринизированным физиологическим раствором (около 5 мл). Используя четыре-пять нерассасывающихся монофиламентных швов 10-0, зашить заднюю окружность культи правого КЦА с помощью ранее описанной артериотомии левой КЦА.
- Обрубите пень правого ККА продольно на длину 1-1,5 см. Анастомоз задней части венозного мешочка с артериотомией левого ЦСА с наложением швов 10-0. Затем зашить заднюю сторону венозного мешка с задней стенкой правого ККА тремя-четырьмя швами.
- Сшивают передний анастомоз в той же последовательности.
- Отпустите височный зажим на правом CCA. Обычно анастомоз подтекает. Используйте его, чтобы вымыть воздух и сгустки крови.
- Заклейте анастомоз жиром, полученным из подкожной клетчатки хирургического доступа, и фибриновым клеем.
- Закройте фасцию нерассасывающимися швами 4-0. Выполнить закрытие раны с помощью рассасывающихся швов4-0 13.
5. Послеоперационный период
- Вводят 10 мг/кг ацетилсалициловой кислоты внутривенно.
- Добиться послеоперационного обезболивания трансдермальным фентаниловым пластырем (12,5 мкг/ч) в области бритья в течение 3 дней13.
ПРИМЕЧАНИЕ: Проконсультируйтесь с ветеринарным врачом учреждения по поводу соответствующих
варианты обезболивания. - Послеоперационная антикоагулянтная терапия достигается путем введения 100 МЕ/кг низкомолекулярного гепарина ежедневно подкожно в течение 2 недель.
Representative Results
В 2011 г. мы опубликовали усовершенствованную методику для модели бифуркации венозной артерии для создания аневризм у кроликов16. Средняя длина аневризмы составила 7,9 мм, а средняя ширина шейки – 4,1 мм. Используя прерывистый шов и агрессивную антикоагулянтную терапию, мы смогли достичь 0% смертности и проходимости в 14 из 16 аневризм. Затем этот метод был адаптирован для создания гигантских аневризм, а в 2016 году были проведены вычислительная гидродинамика и биомеханическоетестирование. В этом исследовании анестезиологическое лечение также было изменено с использования респираторов на интубацию из-за наличия опытного ветеринара. Это критически важный шаг в нашем опыте, поскольку интубация кролика может быть сложной и привести к высоким показателям предоперационной смертности. Кроме того, послеоперационная антикоагулянтная терапия низкомолекулярным гепарином была снижена с 250 МЕ/кг до 100 МЕ/кг. С помощью этого режима нам удалось достичь 0% смертности и проходимости в 11 из 12 аневризм. Длина аневризмы составляла 21,5-25,6 мм, ширина шейки 7,3-9,8 мм. Подробные результаты данного исследования представлены в таблице 1. Кроме того, эти аневризмы использовались для оценки эндоваскулярных устройств. Изображение стент-ассистированной эмболизированной гигантской аневризмы после извлечения аневризмы показано на рисунке 1.
Рисунок 1: Фотография стентированной эмболизированной гигантской аневризмы после извлечения аневризмы. 1 левый КЦА, стентированные родительские сосуды; 2 правый CCA, материнское судно; + эмболизированный мешок аневризмы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
| Аневризма No | Раскрытое состояние | Диаметр родительской артерии [мм] | Длина [мм] | Ширина горловины [мм] | Ширина купола [мм] | Соотношение сторон [-] |
| 2 | Нет | -- | -- | -- | -- | -- |
| 1 | да | 2.4 | 23.4 | 7.7 | 9.9 | 3 |
| 3 | да | 2.2 | 25.1 | 8.7 | 10.3 | 2.9 |
| 4 | да | 2.5 | 23.5 | 9.8 | 10.6 | 2.4 |
| 5 | да | 2.8 | 24.8 | 8.6 | 9.8 | 2.9 |
| 6 | да | 2.5 | 21.5 | 9.8 | 9.3 | 2.2 |
| 7 | да | 2.2 | 24.2 | 7.9 | 10.5 | 3.1 |
| 8 | да | 2.3 | 25.6 | 9.3 | 10.2 | 2.8 |
| 9 | да | 2.4 | 22.1 | 7.3 | 10 | 3 |
| 10 | да | 2.2 | 25.6 | 8.9 | 9.7 | 2.9 |
| 11 | да | 2.3 | 23.4 | 9.7 | 11.1 | 2.4 |
Таблица 1: Данные об аневризме, полученные для вычислительной гидродинамики и биомеханического тестирования. Показаны обновленные и детализированные результаты 11 аневризм, созданных в 2016 году. Эта таблица была изменена по сравнению с Sherif et al.14.
Discussion
Существует несколько важных шагов для обеспечения воспроизводимости протокола, описанных выше. Необходимо тщательное удаление тромбогенной перидвентициальной ткани в месте анастомоза13. Необходимо следить за тем, чтобы анастомоз не натягивался и имел как можно меньше швов. При гигантских аневризмах важно начинать с задней стороны анастомоза. Это обеспечивает лучшее зрение и контроль при наложении самых сложных швов по сравнению с ранее предложенными процедурами17,18,19.
В отличие от аневризм нормального размера, ключевым фактором для извлечения венозного мешочка является тщательная подготовка сегмента вены длиной 2-3 см. Очень важно рассечь все мелкие боковые ветви наружной яремной вены, чтобы иметь возможность безопасно перевязать их. При ушивании анастомозов следует избегать прямого контакта с сосудами, оставляя концы одинарных швов немного длиннее. Только эти свободные концы шва должны быть захвачены щипцами, чтобы сдвинуть комплекс аневризмы. Эта техническая деталь помогает в использовании бесконтактной техники с сосудами, что является общим принципом в сосудистой микрохирургии. Еще одной проблемой, по сравнению с аневризмами нормального размера, является нарушение зрения на заднюю сторону комплекса аневризмы сосуда, вызванное гигантским аневризматным мешком. Это может привести к повышенным техническим трудностям на задней стороне анастомоза. После завершения анастомоза необходимо более длительное время промывки из-за более высокой вероятности образования тромба в гигантском аневризматическом мешке. Следует помнить об утечках, так как они очень распространены. Если они не запечатаны жировой комком, следует наложить дополнительные швы.
Ограничением является использование экстракраниальной аневризмы в качестве модели внутричерепной патологии. Кроме того, для успешного внедрения этого протокола необходимы высокие микрохирургические требования и хорошо оборудованные лаборатории. Кроме того, кролики являются чувствительными животными, и хорошее содержание животных имеет решающее значение для выживаемости.
Представленная модель имеет ряд преимуществ перед широко используемыми в настоящее время моделями. Наиболее распространенной в настоящее время моделью аневризм сосудов головного мозга является эластазная модель. Однако для этой модели биомеханическое тестирование свойств стенки аневризмы никогда не проводилось. Поэтому биомеханическая сопоставимость этой модели с человеческими условиями неясна. Напротив, это биомеханическое тестирование доступно для предлагаемой нами модели, демонстрируя хорошую сопоставимость с условиями жизни человека14. Другим существенным преимуществом предложенной модели перед эластазной моделью является истинная бифуркационная гемодинамика18. Эта модель создается в истинно искусственно созданной бифуркации, в то время как переваренный эластазой аневризматный мешок формируется в тупиковом конце КЦА, более или менее имитируя геометрию боковой стенки.
До сих пор не существовало других моделей гигантской аневризмы. Тем не менее, эти модели крайне необходимы для оценки новых эндоваскулярных устройств. В литературе описана только одна собачья модель гигантской бифуркационной аневризмы20. Тем не менее, гемодинамика и свертывающая система собак показали значительные различия по сравнению с людьми, в то время как модель кролика показала свое превосходство в отношении сопоставимости с человеком14.
Недавно разработанные эндоваскулярные устройства для лечения аневризмы обычно тестируются на кроличьих моделях. Наша ранее опубликованная модель аневризмы бифуркации венозного мешочка была использована для одобрения таких устройств CE и FDA 3,18. Тем не менее, надежная и сопоставимая животная модель гигантских аневризм у кроликов не была доступна до недавнего времени. У человека гигантские аневризмы имеют самые высокие показатели реканализации и отсроченного разрыва после эндоваскулярного лечения. Поэтому срочно требуются новые эндоваскулярные устройства, и промышленность подняла вопрос о необходимости создания гигантской модели аневризмы кролика. Другим применением является оценка стенки аневризмы с помощью высокопольной магнитно-резонансной томографии, целью которой является выявление потенциальных факторов риска разрыва, таких как диаметр стенки аневризмы или контрастное поведение22. Кроме того, необходимы долгосрочные исследования для оценки проходимости этой модели аневризмы с течением времени, а также исследования, показывающие поведение аневризмы с помощью стентов с отводом потока и интрасаккулярных отводящих потоков.
Disclosures
У авторов нет соответствующих финансовых или нефинансовых интересов, которые они могли бы раскрыть.
Acknowledgments
Мы благодарны профессору Хеберу Ферразу Лейте, директору многих международных микрохирургических семинаров по всему миру, за его открытую и ценную культуру преподавания.
Выражаем признательность за поддержку со стороны Издательского фонда открытого доступа Университета медицинских наук им. Карла Ландштейнера, Кремс, Австрия. Это исследование было профинансировано за счет гранта Научного фонда мэра Вены. Стоимость этой публикации была профинансирована Издательским фондом открытого доступа Университета медицинских наук им. Карла Ландштейнера, Кремс, Австрия. Финансирующие организации не играли никакой роли в разработке исследования, сборе, анализе и интерпретации данных, а также в написании рукописи.
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).
