Summary
אנו מדגימים כיצד ליצור מודל מורין של השתלת שורש ריאתי לתוך אבי העורקים היורד כדי לדמות את הליך רוס. מודל זה מאפשר הערכה לטווח בינוני/ארוך של שיפוץ השתלת ריאות במצב מערכתי, המייצג את הבסיס לפיתוח אסטרטגיות טיפוליות לקידום הסתגלותו.
Abstract
פעולת רוס למחלת שסתום אבי העורקים חזר עניין חדש בשל התוצאות לטווח ארוך יוצא מן הכלל שלה. עם זאת, כאשר מועסקים כתחליף שורש עצמאי, מתוארת ההתרחבות האפשרית של השתלת הריאות וההתארגנות הבאה של אבי העורקים. מספר מודלים של בעלי חיים הוצעו. עם זאת, אלה מוגבלים בדרך כלל לדגמי ex-vivo או לניסויים in-vivo עם דגמים בעלי חיים גדולים ויקרים יחסית. במחקר זה, ביקשנו להקים מודל מכרסם של השתלת עורק ריאות (PAG) השתלה במצב מערכתי. בסך הכל נכללו 39 חולדות לואיס בוגרות. מיד לאחר המתת החסד, שורש הריאות נקצר מבעל חיים תורם (n = 17). נמען סינגני (n = 17) ועכברושים המופעלים בזיוף (n = 5) היו מורדמים ומאווררים. בקבוצת המטופלים, PAG הושתל עם anastomosis מקצה לקצה במצב אבי העורקים בטן אינפרא כליות. חולדות המופעלות על ידי בלוף עברו רק טרנספורמציה והרדמה מחדש של אבי העורקים. בעלי חיים היו במעקב עם מחקרי אולטרסאונד סדרתיים במשך חודשיים וניתוח היסטולוגי שלאחר המוות. קוטר PAG החציוני במיקום המקורי היה 3.20 מ"מ (IQR = 3.18-3.23). במעקב, הקוטר החציוני של ה- PAG היה 4.03 מ"מ (IQR = 3.74-4.13) בשבוע אחד, 4.07 מ"מ (IQR = 3.80-4.28) ב 1 חודש, ו 4.27 מ"מ (IQR = 3.90-4.35) ב חודשיים (p<0.01). מהירות שיא הסיסטולית הייתה 220.07 מ"מ/ש' (IQR=210.43-246.41) בשבוע אחד, 430.88 מ"מ/ש' (IQR=375.28-495.56) ב-1 חודש, ו-373.68 מ"מ/ש' (IQR=305.78-429.81) בחודשיים (p=0.02) ולא הייתה שונה מהקבוצה המופעלת בלוף בסוף הניסוי (p=0.5). ניתוח היסטולוגי לא הראה שום סימן של פקקת אנדותל. מחקר זה הראה כי מודלים מכרסמים עשויים לאפשר הערכה של הסתגלות ארוכת טווח של שורש הריאות למערכת בלחץ גבוה. השתלת PAG סינגנית הממוקמת באופן שיטתי מייצגת פלטפורמה פשוטה וישימה לפיתוח והערכה של טכניקות כירורגיות חדשניות וטיפולים תרופתיים כדי לשפר עוד יותר את התוצאות של פעולת רוס.
Introduction
היצרות שסתום אבי העורקים המולדת היא תת קבוצה של מחלת לב מולדת המאופיינת בחסימה של מערכת החדר השמאלית שבה הנגע ממוקם ברמה valvular. המום משפיע על כ 0.04-0.38 לכל 1000 לידות חיות1.
האפשרויות הזמינות לתיקון הן רבות, שלכל אחת מהן יתרונות וחסרונות משלה. עבור חולים המתאימים לתיקון דו-חדרי2, הגישה עשויה להיות מכוונת לתיקון שסתום (valvulotomy מלעורי או כירורגי) או להחלפתו3. האחרון מועדף כאשר שסתום אבי העורקים נחשב בלתי ניתן להצלה; עם זאת, האפשרויות הזמינות מוגבלות עבור חולי ילדים. ואכן, שסתומים ביו-פרוסטטיים אינם מסומנים להחלפה אבי העורקים באוכלוסייה הצעירה בשל הסתיידותם המוקדמת4. מצד שני, ניוון שסתומים מכניים הוא הרבה יותר איטי, אבל אלה דורשים טיפול נוגד קרישה לכל החיים5. בנוסף, המגבלה העיקרית של תותבות אלה מיוצגת על ידי היעדר פוטנציאל צמיחה, אשר נוטה את המטופלים להמציא מחדש נוספים.
אפשרות טיפולית מעניינת באוכלוסיית הילדים היא העברת השתלה הריאתית לעמדת אבי העורקים בשם "פעולת רוס". במקרה זה, שסתום הריאות מוחלף לאחר מכן בהומוגרפט (איור 1)6. הליך זה יכול אולי לייצג את הבחירה הכירורגית הטובה ביותר לילדים כי autograft ריאתי שומר על פוטנציאל הצמיחה שלה ואינו נושא את הסיכונים של טיפול נוגד קרישה לכל החיים. יתר על כן, הליך רוס יכול להיות בעל ערך רב גם אצל מבוגרים צעירים כדי למנוע שסתום מכני או ביולוגי, בעל פוטנציאל להיות הפתרון הכירורגי הטוב ביותר.
תוצאות לאחר החלפת שסתום אבי העורקים עם autograft ריאתי מצוינים, עם הישרדות גדולה מ 98% ותוצאות טובות לטווח ארוך7. מחקרי ספרות מדווחים על חופש של 93% ו-90% מהחלפת ההומוגרפט הריאתי בגיל 4 ו-12 שנים, בהתאמה.
המגבלה העיקרית של הליך זה היא הנטייה של autograft להתרחב בטווח הארוך, במיוחד כאשר מועסק כתחליף שורש עצמאי. זה יכול לגרום אוזלת יד valvular אשר עשוי לדרוש המצאה מחדש. ואכן, מחקר המעקב הארוך ביותר שנערך עד כה מדווח על חופש מפתיחה מחדש של 88% ב-10 שנים ו-75% בגיל 209.
האפשרות ליצור מחדש פעולת רוס בסביבה ניסיונית מייצגת תנאי מוקדם בסיסי לחקור את המנגנון הבסיסי של התאמת autograft ריאתי ללחצים מערכתיים. מספר מודלים הוצעו בעבר. עם זאת, אלה מוגבלים בדרך כלל לניסויים לשעבר ויוו או מודלים בעלי חיים in-vivo עם בעלי חיים גדולים יקרים יחסית. במחקר זה, ביקשנו להקים מודל מכרסם של השתלת שתל עורק ריאות (PAG) במצב מערכתי, כשורש עצמאי.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
כל ההליכים אושרו על ידי הוועדה לטיפול בבעלי חיים של אוניברסיטת פדובה (OPBA, פרוטוקול מספר n° 55/2017) ואושרו על ידי משרד הבריאות האיטלקי (אישור n° 700/2018-PR), בהתאם להוראת האיחוד האירופי 2010/63/UE והחוק האיטלקי 26/2014 לטיפול ושימוש בחיות מעבדה.
1. טיפול בבעלי חיים ומודל ניסיוני
- ודא שכל חולדות לואיס מתקבלות מחברה אחת (טבלת חומרים). לשמור על החולדות במתקנים קונבנציונליים עם גישה חופשית למזון ומים.
- ודא כי המשקל של החולדות נע בין 320-400 גרם עבור קבוצת הנמענים ו 200-250 גרם עבור קבוצת התורם.
2. פרוטוקול טרום ניתוחי
הערה: יש לבצע את כל הפעולות בתנאים נקיים. השתמש בחולדות לואיס בוגרות זכר ונקבה כמקבלים ותורמים גם כן על מנת לבצע השתלה סינגנית.
- בצע הזרקה תוך-אפריטונית של טרמדול (5 מ"ג/ק"ג) 15 דקות לפני הניתוח.
- תן מנה אחת של גנטמיצין תוך שרירי (5 מ"ג/ק"ג) מיד לפני הניתוח.
- עבור אינדוקציה הרדמה, לספק 4% sevoflurane ב 1 L / min של חמצן לתא פולי(מתיל מתקרילט) שבו החיה ממוקמת. לתחזוקת הרדמה, להשתמש 2.0-2.5% sevoflurane ב 1 ליטר / דקה של חמצן לאורך כל ההליך.
- גילחו את החיה לאורך קו האמצע לרוחב של 2 ס"מ מעצם החזה ל-1 ס"מ מעל אזור איברי המין בעזרת סכין גילוח. לאחר מכן, לחטא את העור עם פתרון יוד.
- על מנת למנוע מבעל החיים להירטב ולמנוע פיזור חום במהלך הניתוח, לכסות את החיה עם סרט פלסטי שקוף.
- להעריך את רמת ההרדמה לפני ביצוע ההליך על ידי הערכת היעדר תגובה לגירוי רעיל.
3. פעולת התורם
- הכנת בעלי חיים ולב:
- מניחים את החיה מרדימה על מגש שעם עם הצד caudal מול המנתח. בצע חתך xipho-ערווה של כ 5-6 ס"מ, ולמשוך את שני מדפים שריריים לרוחב.
- לנהל נפח של 1 מ"ל של תמיסת מלח ב 4 °C (4 °F) המכיל 500 IU של הפרין דרך קאווה vena הבטן.
- לאחר 1 דקות, לחתוך את הסרעפת משמאל לימין ולבצע בית החזה הקדמי כדי לחשוף את הלב.
- מצננים את הלב הפועם על ידי טפטוף תמיסת מלח בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס.
- בצע כריתת קרום הלב וכריתת תימוס על מנת לקבל תצוגה מלאה של קשת אבי העורקים. הסר את רקמות השומן הנותרות המקיפות את אבי העורקים.
- לחתוך על הקשת, ממש מעל המקור של העורק innominate; לנתק גם את השני.
- חותכים את הווריד התחתון של בית החזה (IVC) ומכניסים צינורית 22 גרם כדי להחדיר את הלב עם 20-25 מ"ל של תמיסת מלח ב 4 °C (60 °F), הפעלת לחץ קל. להפסיק את הזלוף כאשר הלב מפסיק לפעום ולזרום מאבי העורקים התברר.
- EXPLANT PAG:
הערה: קציר מדויק וטיפול עדין של ה- PAG הוא חובה להשגת השתלה אופטימלית אצל המטופל. אין לגעת בו ישירות עם מכשירים, במקום זאת להשתמש מטליות כותנה.- בצע מחקר אולטרסאונד כדי להעריך את קוטר הרשות הפלסטינית במיקומו הטבעי.
- הכנס מיקרו-פלייר מתחת לקיר האחורי של הכלי וחתוך את האחרון באמצעות מיקרו מספריים קרוב ככל האפשר bifurcation שלה כדי למקסם את אורך PAG.
- החזק בעדינות את הרשות הפלסטינית עם מיקרו-מלקחיים בעלי קצה טבעת והפרדה אותו מהחדר הימני עם המספריים המיקרו-קפיץ. לקצור את PAG, כולל כמה שרירי חדר ימין.
- הכנת PAG:
- מניחים את PAG על גזה לחה עם מלוחים קרים על שולחן הניתוחים ולבדוק את כלי השיט מתחת למיקרוסקופ ההפעלה.
- חותכים כל רקמה מקיפה בשפע, משאיר רק 1 מ"מ של שריר החדר. הגדר את אורך הכלי על 5 מ"מ.
4. השתלת עורק ריאות (PAG)
- הכנת החיה הנמען:
- מניחים את החיה מרדימה על מגש שעם עם הצד caudal מול המנתח.
- בצע חתך אורך חציוני ולהשתמש בשני מפסקים מיני כדי לשמור על הבטן פתוחה.
- לחלץ את המעיים עם שני צמר גפן לכסות אותם עם גזה ספוג עם 39 °C (50 °F) מלוחים המאפשרים הדמיה של אזור retroperitoneal עם חשיפה של אבי העורקים הבטן אינפרא כליות (AA).
הערה: במהלך הניתוח, חשוב מדי פעם להרטיב את המעיים באמצעות מזרק המכיל 39 °C (50 °F) מלוחים כדי למנוע היפותרמיה, מצב קריטי נפוץ מכרסמים. - הפשיטו את הצפק הקודקודי האחורי בין שני עורקי הכליה ואת bifurcation iliac באמצעות שני דגימות כותנה ולהסיר את רקמת השומן סביב AA אינפרה-רנאלי. השאר רק חלק קטן של שומן מעל AA, כדי להקל על הטיפול בכלי.
- הפרד את AA מ- IVC. כדי לבצע הליך זה, ראשית, להעביר מלקחיים מעוקלים מאחורי הקיר אבי העורקים האחורי ולהשתמש בו כדי לפתוח מעבר בין AA ו- IVC. לאחר מכן, השתמש תפר משי 2-0 כדי ליצור לולאה סביב AA, על מנת להרים את הכלי ולהפריד את AA מ- IVC. ליכסה כל עורק מותני הנובע AA אינפרא-יותרת עם תפר משי 6/0 ולחלק אותו.
- סובבו את החיה ב-90° נגד כיוון השעון, והניחו את הראש בצד שמאל של המפעיל. AA עכשיו שכב אופקית בשדה המיקרוסקופי.
- השתמש בשני קליפים Yasargil כדי להדק את AA אינפרא-רנאלי ולמקם אותם במרחק של 1.5 ס"מ אחד מהשני. חתוך את AA בנקודת האמצע בין שני קליפים.
- להשקות את שני הקצוות של כלי הדם עם הפרין (1 UI / mL) בתמיסת מלח כדי להסיר את כל קרישי הדם. הסר כל פסולת הרפתקנית מכלי הדם.
- השתלת PAG:
- מניחים את PAG בין שני הקצוות, עם קצה החדר לכיוון החלק הגולגולתי של החיה.
- השתמש בתפר פוליפרופילן 10-0 כדי לבצע שני תפרים בודדים ציון דרך המחברים את PG ל- AA. בצע את ההליך בשני קצותיו של PAG על ידי הצבת התפר בצדדים מנוגדים של היקף כלי השיט.
- בצע anastomosis מקצה לקצה בין PAG ו- AA, החל מהסוף הדיסטלי. השתמש באחד משני הקצוות של תפר ציון דרך דיסטלי עבור anastomosis האחורי באמצעות נמען להשתלה החוצה / פנימה החוצה רצף לבצע תפר פועל של כשישה תפרים.
- ברגע שהתפר מגיע לנקודת הציון הפרוקסימלית, בצע חצי תקלה כפולה שהושלמו על ידי קשר מרובע באמצעות התפר ואחד משני הקצוות של תפר ציון הדרך הפרוקסימלי. החל מלקחיים יתושים גומי shod על התפרים כדי לספק המתיחה.
- בצע את אותה דלקת על הקיר הקדמי. תמשיך את כל ההליך בקצה הפרוקסימלי של ה-PAG. קח תשומת לב מיוחדת בעת ביצוע anastomosis פרוקסימלי כדי למנוע כולל כל עלון בקו התפר.
- שחררו תחילה את הקליפ הדיסטלי כדי לאפשר ל-PAG להתמלא בדם מדרדר (זרימה בלחץ נמוך) כדי לבדוק את ההרדמה. תקן כל דליפת דם עם תפר אחד. לאחר anastomosis דיסטל מוערך, לבצע את אותו הליך בקצה הפרוקסימלי.
- השלבים הסופיים של הפעולה בנמען:
- להעריך את הפטמה של PAG ולהחיל שתי רצועות של ספוג ג'לטין על קווי התפר משני צידי PAG (במידת הצורך). הפעל לחץ עדין במשך כמה שניות עם שני מטליות כותנה כדי לעזור hemostasis.
- העבר את המעיים לתוך חלל הבטן ולסגור את הקירות עם תפר 4/0 פוליפרופילן פועל.
5. הליך המופעל על ידי שיים
- בצע הכנה זהה של החיה כפי שהודגם בעבר עבור חולדות נמענים.
- חותכים את AA אינפרא-כליות, באמצע הדרך בין הכליה ואת המקור של עורקי iliac.
- להתאים מחדש את שני הקצוות של AA באמצעות anastomosis מקצה לקצה, כפי שתואר בעבר. הסר את שני הקליפים ובצע הליך המוסטזיס מדויק.
- מקם מחדש את המעיים וסגור את דופן הבטן בשכבות, באשר לבעלי החיים המטופלים.
6. טיפול ומעקב לאחר הניתוח
- יש לתת תמיסת מלח חמה (5 מ"ל) לרקמה התת עורית של גב החיה לקבלת הידרציה. מניחים את החולדה מתחת למנורת חימום ומנטרים אותה חזותית עד להתעוררות, שבדרך כלל אורכת עד 5 דקות לאחר הפסקת ההרדמה. מניחים את החיה בכלוב בטמפרטורת חדר של 22-24 מעלות צלזיוס, עם גישה מיידית ובלתי מוגבלת למזון ומים.
- יש לתת טרמדול תוך שרירי (5 מ"ג/ק"ג) למשככי כאבים לאחר הניתוח פעמיים ביום למשך 48 השעות הראשונות לאחר הניתוח. לאחר מכן, יש לעקוב אחר מצבו הבריאותי של המטופל ומשקל גופו מדי יום, על בסיס קבוע.
- מעקב: במהלך המעקב, לבצע מחקרי אולטרסאונד seriate בשבוע אחד, חודש, וחודשיים כדי להעריך את תפקוד PAG. במהלך מחקרים אלה, למדוד את קוטר הכלי, את המהירות הסיסטולית שיא (PSV), ואת המהירות הסופית דיאסטולית. מדוד פרמטרים אלה בתוך PAG וברמה של AA פרוקסימלי ודיסטלי.
- להרדים את בעלי החיים לאחר חודשיים של מעקב על ידי יישום של CO2 במשך כמה דקות, ולאחר מכן לגרש את PAG, אשר יעבור ניתוח היסטופתולוגי.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
במחקר זה נכללו בסך הכל 39 חולדות בוגרות של לואיס: 17 בעלי חיים שימשו כתורמי PAG, 17 בעלי חיים כנמענים ו-5 כבעלי תפקידים (קבוצת ביקורת) (לוח 1). חולדות זכרים היו 22 (56%) ונשים 17 (44%); האחרונים שימשו רק בקבוצת התורמים.
לא התרחש אירוע קטלני במהלך המבצע עם 100% הישרדות. במהלך המעקב, שני בעלי חיים של קבוצת ההשתלה היו תוצאה קטלנית, ב 12 ו 51 ימים, בהתאמה; שיעור ההישרדות בסוף המחקר היה 91% (טבלה 1).
המשקל החציוני של החולדות היה 387 גרם (טווח בין-קווארטילי, IQR, 358-394 גרם) עבור קבוצת הנמענים ו-328 גרם (IQR=304-337 g) עבור קבוצת התורמים. בשבוע אחד לאחר הניתוח, המשקל החציוני היה 363 גרם (IQR = 350-376 גרם) עם ירידה של 6% בהשוואה למשקל טרום הניתוח. בעלי החיים חזרו למשקלם בתוך החודש הראשון למעקב (חציון 387 גרם, IQR 369-392 גרם), עם משקל סופי של חודשיים של 397 גרם (IQR = 391-402 גרם) (איור 2).
זמן המעקב החציוני היה 62.5 ימים (IQR =60-68 ימים) בקבוצת ההשתלות ו-62 ימים (IQR=61-67 ימים) בקבוצה המופעלת בלוף (p=0.68).
הקוטר החציוני של הרשות הפלסטינית לפני הניתוח במיקומו המקורי היה 3.20 מ"מ (IQR=3.18-3.23 מ"מ). הקוטר החציוני של ה-PAG היה 4.03 מ"מ (IQR =3.74-4.13 מ"מ) בשבוע אחד, 4.07 מ"מ (IQR=3.80-4.28 מ"מ) בחודש אחד, ו-4.27 מ"מ (IQR=3.90-4.35 מ"מ) בחודשיים (איור 3A). מדובר בעלייה של 25.9%, 27.2% ו-33.5% בהשוואה לקוטר במיקום המקורי, בהתאמה. העלייה בקוטר הייתה שונה באופן משמעותי כאשר משווים את הערך במיקום המקורי ואת הערך בשבוע אחד (p = 0.003), בעוד לא נמצאה עלייה משמעותית במהלך המחקרים הבאים. קוטר אבי העורקים בקבוצה המופעלת בלוף היה 1.41 מ"מ (IQR = 1.35-1.62 מ"מ) בשבוע אחד ו-1.41 מ"מ (IQR = 1.29-1.70 מ"מ) בחודשיים. ה-PSV החציוני ברמת ה-PAG היה 220.07 מ"מ/ש' (IQR=210.43-246.41 מ"מ/ש') בשבוע אחד, 430.88 מ"מ/ש' (IQR=375.28-495.56 מ"מ/ש') בחודש אחד, ו-373.68 מ"מ/ש' (IQR=305.78-429.81 מ"מ/ש') בחודשיים. בהשוואה לקבוצה המופעלת באמצעות זיוף, נמצא הבדל משמעותי ב-PSV בשבוע אחד (חציון 419.12 מ"מ/ש', IQR=408.42-561.32 מ"מ/ש'; p<0.001), בעוד שלא נמצא הבדל בסוף המחקר (392.92 מ"מ/ש', IQR=305.89-514.27 מ"מ/ש'; p=0.5) (איור 3B).
בסוף המחקר, ניתוח היסטולוגי לא הראה סימנים של פקקת אנדותל והסתיידות דופן לא הייתה משמעותית ברוב המקרים (איור 4).
איור 1: תמונה מייצגת של מבצע רוס. התמונה מראה את שלבי המבצע של רוס. (A) שסתום אבי העורקים ומסלק שורשים; (ב) טרנספוזיציה של השתלת עורק ריאות בתנוחת אבי העורקים; (ג) החלפת השתלת עורק ריאות עם הומוגרפט. A: שסתום אבי העורקים ושורש; ח: הומוגרפט; P: שסתום ריאתי ושורש. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2: משך הזמן של משקל הגוף בקבוצת ההשתלות. הגרף מציג את המסלול לאורך זמן משקל החולדה בקבוצת ההשתלות. הערכים מבוטאים כטווח חציוני וטווח בין-שוויוני. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3: וריאציה של הקוטר והמהירות הסיסטולית הגבוהה לשתל עורק הריאות. הגרפים מראים את השונות של הקוטר (A) ואת המהירות הסיסטולית שיא (B) בתוך שתל עורק הריאות במהלך הערכות ultrasonographic seriate. הערכים מבוטאים כטווח חציוני וטווח בין-שוויוני. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 4: הערכה מיקרוסקופית של ה-PAG. התמונה מציגה את PAG לאחר explant (A). (ב) הערכה רדיוגרפית; (ג) כתם המטוקסילין ואאוזין, הגדלה מקורית פי 12.5. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
| משתנה | השתלת | תורמים | המופעל על ידי שיימינג | סך |
| מספר אירועים | 17 | 17 | 5 | 39 |
| אירועים קטלניים בניתוח | 0 | // | 0 | 0 |
| אירועים קטלניים במהלך מעקב (%) | 2 | // | 0 | 2 (91) |
| משקל בניתוח* | 387 (358-394) | 327,5 (303-337) | 389 (321-404) |
לוח 1: מאפיינים ותוצאות המחקר. *הערכים באים לידי ביטוי כטווח חציוני ובין-שוויוני.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
החלפת שסתום אבי העורקים עם שורש הריאות האוטולוגי (פעולת רוס) מייצגת אפשרות אטרקטיבית לתיקון היצרות שסתום אבי העורקים מולד בשל הפרופיל החיובי וצמיחה פוטנציאלית של autograft10. המגבלה העיקרית להליך זה היא הרחבה פוטנציאלית של ניאו שסתום אבי העורקים, אשר נוטה להתפתחות של regurgitation לטווח ארוך. האפשרות לאפיין את השינויים בעורק הריאות לאחר חשיפה ללחצים מערכתיים יכולה לייצג את הבסיס להבנת הגורמים לכשל בשתל אוטומטי ריאתי. מסיבה זו, פיתחנו מודל ניסיוני של השתלת PAG סינגנית בתנוחה מערכתית במודל מכרסמים
הטכניקה הכירורגית שדווחה בטוחה, יעילה וניתן לשחזור. הגודל הקטן של בעלי החיים ששימשו מפשט את הניהול הניתוחי ואחרי הניתוח. זה איפשר לנו להשיג מודל שימושי עם חומרים מוגבלים והוצאות בעלי חיים. חולדות לואיס נבחרו כי, כזן מולד, חולדות אלה הם איזוגניים, עם מעל 99% של אללים שלהם קבועים. לכן, הם מודל מתאים לחקר השתלת שסתומי ריאות בין בעלי חיים. החלטנו לקבוע נקודת קצה של חודשיים למחקר מכיוון שנתוני הספרות מצביעים על יחס של 1:11 בין ימי אדם לחולדה11. לכן, אנו יכולים להניח כי זמן המעקב שלנו יתאים כחמש שנים, אשר מאפשרים לנו להעריך הסתגלות PAG בתקופה בינונית-ארוכה.
התוצאות הראשוניות שלנו הראו עלייה מהירה בקוטר PAG וירידה ב- PVS שנמדד ברמתו בשבוע הראשון לאחר ההשתלה. לאחר מכן, רמה חלקית של עליית הקוטר נצפתה. אנו יכולים לשער כי הירידה ב- PSV הנראית בטווח הקצר יכולה להיות קשורה לקוטר PAG מוגבר, מה שגורם להאטה בזרימת הדם לתוך ה- PAG עצמו.
מחקרים נוספים שמטרתם להחדיר את השינוי PAG במצב מערכתי לאחר נקודות קצה מעקב קצרות יותר יסייעו להבהיר את האבולוציה של הסתגלות זו לאורך זמן. פיתוח עתידי אפשרי של מודל זה באמצעות אסטרטגיות שונות כדי לווסת MALADAPTATION PAG יכול אולי למנוע את ההתרחבות שלה, ובכך, לשפר את התוצאות לאחר התערבות רוס. אסטרטגיות אלה יכולות להיות טיפול תרופתי, כגון בקרת לחץ (כלומר, באמצעות מעכבי ACE או חוסמי קולטן אנגיוטנסין II) טיפולים נוגדי חמצון, או בלימה מכנית להרחבת PAG עם חיזוק חיצוני (כפי שהוצע לאחרונה על ידי מחברים מסוימים12).
כמה צעדים קריטיים בהליך צריך להתבצע עם תשומת לב מיוחדת. ראשית, זה בסיסי לכלול את הכמות הנכונה של שריר החדר הימני בעת קצירת עורק הריאות. למעשה, כאשר יותר מדי רקמת שרירים נשמרת, הסיכון לדליפה של anastomosis עולה, בעוד כמות מספקת של שריר יכול לגרום נזק עלונים של השסתום. בעת ביצוע anastomosis פרוקסימלי מקצה לקצה בין PA ו- AA, יש לנקוט תשומת לב מיוחדת לא לכלול את העלונים של השסתום על מנת למנוע השפעה על טווח התנועה שלהם. לבסוף, המוסטזיס נאותה היא בסיסית כדי למנוע אובדן דם מוגזם אשר עלול לסכן את הקורס לאחר הניתוח.
ירידה במשקל של עד 6% נחשבת מקובלת במהלך המעקב. עם זאת, בעלי חיים צריכים להחזיר את המשקל הראשוני שלהם בתוך החודש הראשון של מעקב ולהמשיך להגדיל את משקלם לאחר מכן. אם אי הגעה למשקל ההתחלתי קשורה לראיות למגמת עלייה יכולה להיחשב גם כמדד לרווחת בעלי החיים. מצד שני, כל ירידה במשקל של יותר מ -6%, וכל כישלון להגיע למשקל הראשוני בחודש אחד עם מגמת ירידה צריך להעלות חששות לגבי תנאים ירודים פוטנציאליים של בעלי החיים.
ההצעה הטכנית העיקרית לחוקרים המתקרבים למודל זה היא שימוש בתפירה מתמשכת לביצוע אנסטומוזיס מקצה לקצה. בעוד שספרי לימוד מיקרו-כירורגיים מציעים שימוש בתפרים נפרדים עבור סוג זה של אנסטומוזיס, אנו מעדיפים תפירה מתמשכת מכיוון שהיא מהדקת טוב יותר את שורש הריאות. בנוסף לכך, ראינו כי בדרך זו קל יותר להפחית את אי ההתאמה הפוטנציאלית עם אבי העורקים המטופל, אשר עדיין נוכח למרות השימוש של בעל חיים קטן יותר עבור קצירת שורש ריאתי.
מודלים אחרים של בעלי חיים לחקר עומס לחץ שורש ריאתי כבר תוארו בספרות הנוכחית. אלה כוללים בדרך כלל פסים PA13. למרות העלייה האפקטיבית בלחץ במעלה הזרם, מודלים אלה אינם משחזרים לחלוטין הליך רוס. למעשה, המגבלה הראשונה היא שונות גבוהה בעומס הלחץ אשר תלוי עד כמה הדוק התחבושת לעומת קוטר הרשות הפלסטינית. מסיבות אלה, עומס יתר ריאתי לא תמיד יכול לשקף את הלחצים המערכתיים בפועל. שימור שורש הריאות במיקומו הטבעי מייצג את המגבלה השנייה של מודלי פסים של הרשות הפלסטינית. בהליך רוס הרשות הפלסטינית מאבדת את כל הקשרים הווקולריים והעצבים שיכולים להשפיע על הסתגלותה הנוספת ללחצים מערכתיים.
הקהילה המדעית כבר תיארה כמה מודלים חייתיים של טרנספוזיציה הטרוטופית של הרשות הפלסטינית בעמדה מערכתית. עם זאת, כל המודלים האלה כרוכים בשימוש בבעלי חיים בגודל גדול כגון כבשים או כבשים 14,15. בעלי חיים אלה יכולים ללא ספק לפשט תחת היבטים מסוימים את ההליך הכירורגי על ידי מתן האפשרות לבצע הליך רוס בפועל. עם זאת, הצורך במעקף לב-ריאה כמו גם הצורך ביותר אנשים המעורבים בניהול כירורגי ולאחר הניתוח מגדיל מאוד את העלויות, ובכך מגביל את השימוש במודל זה בקנה מידה גדול. יתר על כן, מודלים של בעלי חיים קטנים, כגון חולדות, יאפשרו לבצע קאסואיסט רבים, ובכך להפחית את השונות ולאפשר נקודת קצה זמן שונה, כמו גם את האפשרות להשוות קבוצות מרובות.
למרות שהוא מספק את האפשרות להעריך את השינוי של שורש הרשות הפלסטינית ללחצים מערכתיים כמו בפעולה רוס, מודל זה יש כמה מגבלות. המגבלה העיקרית היא חוסר האפשרות לבצע ניתוח רוס בפועל עם ניתוק עורקים כליליים ונטיעה מחדש. עם זאת, למטרותינו זו הייתה רק מגבלה מינורית שכן המחקר התמקד בקיר הריאות. הלחץ באבי העורקים של הבטן האינפרא-רנאלית שונה מאלה שבאבי העורקים העולים, ובכך מגביל את ההשוואה עם פעולת רוס לגבי תנועת עלוני שסתום; עם זאת, שוב המוקד העיקרי שלנו היה שורש הרשות הפלסטינית כמו המהלכים פרימום של כישלון PAG. בנוסף, לשימוש במכרסמים עשויות להיות מגבלות מסוימות הקשורות לסולם לחץ מערכתי שונה בהשוואה לבעלי חיים גדולים. עם זאת, הבדל זה הוא פרופורציונלי ללחצים שאליהם משורש היליד נתון.
לסיכום, המחקר הנוכחי הראה כי השתלת PAG סינגנית הממוקמת באופן שיטתי במודל מכרסמים מייצגת פלטפורמה פשוטה וישימה לפיתוח והערכה של טכניקות כירורגיות חדשניות וטיפולים תרופתיים כדי לשפר עוד יותר את התוצאות של פעולת רוס.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
למחברים אין מה לחשוף.
Acknowledgments
המחקר מומן על ידי התקציב המשולב למחקר בין-מחלקתי (BIRD) 2019.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 0.9% Sodium Chloride | Monico SpA | AIC 030805105 | Two bottles of 100 mL. The cold one (4°C) for flushing the harvesting organ; the warm one (39°C) for moistening, and rehydration of the recipient |
| 7.5% Povidone-Iodine | B Braun | AIC 032151211 | |
| Barraquer | Aesculap | FD 232R | Straight micro needle holder for the vascular anastomoses |
| Castroviejo needle holder | Not available | J 4065 | To close the animal |
| Clip applying forceps | Rudolf Medical | RU 3994-05 | For clip application |
| Cotton swabs | Johnson & Johnson Medical SpA | N/A | Supermarket product. Sterilized |
| Curved micro jeweller forceps | Rudolf Medical | RU 4240-06 | Used to pass sutures underneath the vases. |
| Depilatory cream | RB healthcare | N/A | Supermarket product |
| Electrocautery machine | LED SpA | Surton 200 | |
| Fine scissors | Rudolf Medical | RU 2422-11 | For opening the abdomen (recipient) |
| Fine-tip curved Vannas micro scissors | Aesculap | OC 497R | Only for preparing the pulmonary root, cut the lumbar vases and the 10/0 Prolene |
| Fluovac Isoflurane/Halotane Scavanger unit | Harvard Apparatus Ltd | K 017041 | Complete of anesthesia machine, anesthesia tubing, induction chamber and scavenger unit with absorbable filter |
| Gentamycin | MSD Italia Srl | AIC 020891014 | Antibiotic. Single dose, 5 mg/kg intramuscular, administered during surgery |
| Heparin | Pharmatex Italia Srl | AIC 034692044 | 500 IU into the recipient abdominal vena cava |
| I.V. Catheter | Smiths Medical Ltd | 4036 | 20G |
| Insulin Syringe, 1 mL | Fisher Scientific | 14-841-33 | To inject heparin in the harvesting animal and to flush the sectioned aorta in the recipient |
| Jeweler bipolar forceps | GIMA SpA | 30665 | 0.25 mm tip. For electrocautery of very small vases |
| Lewis rats (LEW/HanHsd) | Envigo RMS SRL, San Pietro al Natisone, Udine, Italy | 86104M | Male or female, weighing 200-250 g (pulmonary root harvesting animals) and 320-400 g (recipients) |
| Micro-Mosquito | Rudolf Medical | RU 3121-10 | In number of four, with tips covered with silicon tubing. To keep in traction the Prolene suture during anastomosis |
| Operating microscope | Leica Microsystems | M 400-E | Used with 6x, 10x and 16x in-procedure interchangeable magnifications |
| Perma-Hand silk 2-0 | Johnson & Johnson Medical SpA | C026D | To lift the aorta |
| Petrolatum ophthalmic ointment | Dechra | NDC 17033-211-38 | |
| Prolene 10-0 | Johnson & Johnson Medical SpA | W2790 | Very fine non-absorbable suture, with a BV75-3 round bodied needle, for the vascular anastomoses |
| Retractors | Not any | N/A | Two home-made retractors |
| Ring tip micro forceps | Rudolf Medical | RU 4079-14 | For delicate manipulation |
| Sevoflurane | AbbVie Srl | AIC 031841036 | Mixed with oxygen, for inhalatory anesthesia |
| Spring type micro scissors | Rudolf Medical | RU 2380-14 | Straight; 14 cm long |
| Standard aneurysm clips | Rudolf Medical | RU 3980-12 | Two clips (7.5 mm; 180 g; 1.77 N) to close the aorta |
| Sterile gauze of non-woven fabric material | Luigi Salvadori SpA | 26161V | 7.5x7.5 cm, four layers |
| Straight Doyen scissors | Rudolf Medical | RU/1428-16 | For use to the donor |
| Straight micro jeweller forceps | Rudolf Medical | RU 4240-04 | 10.5 cm long. Used throughout the anastomosis |
| Syringes | Artsana SpA | N/A | 20 mL (for the harvesting animal) and 5 mL (for the recipient). For saline flushing and dipping |
| TiCron 4-0 | Covidien | CV-331 | For closing muscles and skin |
| Tissue forceps V. Mueller | McKesson | CH 6950-009 | Used for skin and muscles |
| Tramadol | SALF SpA | AIC 044718029 | Analgesic. Single dose, 5 mg/kg intramuscular |
| Virgin silk 8-0 | Johnson & Johnson Medical SpA | W818 | For arterial branch ligation |
References
- Botto, L. D., Correa, A., Erickson, J. D. Racial and temporal variations in the prevalence of heart defects. Pediatrics. 107 (3), 32 (2001).
- Vergnat, M., et al. Aortic stenosis of the neonate: A single-center experience. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 157 (1), 318-326 (2019).
- Hraška, V., et al. The long-term outcome of open valvotomy for critical aortic stenosis in neonates. The Annals of Thoracic Surgery. 94 (5), 1519-1526 (2012).
- Kaza, A. K., Pigula, F. A. Are bioprosthetic valves appropriate for aortic valve replacement in young patients. Seminars in Thoracic and Cardiovascular Surgery: Pediatric Cardiac Surgery Annual. 19 (1), 63-67 (2016).
- Myers, P. O., et al. Outcomes after mechanical aortic valve replacement in children and young adults with congenital heart disease. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 157 (1), 329-340 (2019).
- Donald, J. S., et al. Ross operation in children: 23-year experience from a single institution. The Annals of thoracic surgery. 109 (4), 1251-1259 (2020).
- Khwaja, S., Nigro, J. J., Starnes, V. A. The Ross procedure is an ideal aortic valve replacement operation for the teen patient. Seminars in Thoracic and Cardiovascular Surgery: Pediatric Cardiac Surgery Annual. , 173-175 (2005).
- Elkins, R. C., Lane, M. M., McCue, C. Ross operation in children: late results. The Journal of Heart Valve Disease. 10 (6), 736-741 (2001).
- Chambers, J. C., Somerville, J., Stone, S., Ross, D. N. Pulmonary autograft procedure for aortic valve disease: long-term results of the pioneer series. Circulation. 96 (7), 2206-2214 (1997).
- Mazine, A., et al. Ross procedure in adults for cardiologists and cardiac surgeons: JACC state-of-the-art review. Journal of the American College of Cardiology. 72 (22), 2761-2777 (2018).
- Sengupta, P. The laboratory rat: Relating its age with humans. International Journal of Preventive Medicine. 4 (6), 624-630 (2013).
- Ashfaq, A., Leeds, H., Shen, I., Muralidaran, A. Reinforced ross operation and intermediate to long term follow up. Journal of Thoracic Disease. 12 (3), 1219-1223 (2020).
- Vida, V. L., et al. Age is a risk factor for maladaptive changes of the pulmonary root in rats exposed to increased pressure loading. Cardiovascular Pathology: The Official Journal of the Society for Cardiovascular Pathology. 21 (3), 199-205 (2012).
- Nappi, F., et al. An experimental model of the Ross operation: Development of resorbable reinforcements for pulmonary autografts. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 149 (4), 1134-1142 (2015).
- Vanderveken, E., et al. Mechano-biological adaptation of the pulmonary artery exposed to systemic conditions. Scientific Reports. 10 (1), 2724 (2020).
