טכניקה כירורגית להשתלה של רקמות שתלי כלי דם מהונדסים ולאחר<em> In vivo</em> ניטור
Summary
פרוטוקול צעד-אחר-צעד למיקום בין-positional של כלי רקמה מהונדסת (TEVs) לעורק הראשי של כבשים באמצעות השקה והערכה דיגיטלית בזמן אמת מקצה-לקצה בvivo עד הקרבת בעלי חיים.
Abstract
הפיתוח של כלי רקמה מהונדסת (TEVs) הוא מקדם את יכולת TEVs באופן שיגרתי וביעילות שתל (4-5 מ"מ קוטר) למודל של בעלי חיים גדולים. פרוטוקול צעד אחר צעד למיקום בין-positional של ההערכה הדיגיטלית TEV וזמן אמת של TEV ועורקי ראש ילידים מתואר כאן. הניטור בvivo מתאפשר על ידי ההשתלה של זרימת בדיקות, צנתרים וגבישים קוליים (מסוגל רישום דינמי שינויים בקוטר של TEVs המושתל ועורקי ראש מקוריים) בזמן הניתוח. ברגע שהושתל, חוקרים יכולים לחשב דפוסי עורקי זרימת דם, לחץ דם פולשני וקוטר עורק מניב פרמטרים כגון מהירות גל דופק, מדד augmentation, לחצי דופק ועמידה. רכישת נתונים מושגת באמצעות תוכנת מחשב יחידה לניתוח לכל אורך הניסוי. הנתונים לא יסולא בפז כזו מספק תובנה שיפוץ מטריצת TEV, resemblanCE לבקרה מקומית / דמה וביצועי TEV הכוללים in vivo.
Introduction
המוקד העיקרי לפיתוח TEVs היה לספק תחליף להחלפת שתל אוטולוגי כאשר כלי אוטולוגי אינם זמינים ולהגביל תחלואת מראה תורם. לדוגמא, מספר עוקף עורק כלילי ניתוחים בשנה חרג 350,000 בארה"ב, והמקור האידיאלי של שתלים מתאימים נשאר העורק השמאלי הפנימי החלב הקדמי שמאלי, יורד בעורקים הכליליים ווריד saphenous 1. מאז אנשים רבים הסובלים ממחלות לב וכלי דם לא יכולים להיות מתאימים עורקים וורידים להחלפת שתל אוטולוגי, פיתוח TEVs נעשה אפוא שדה אינטנסיבי של מחקר במשך עשרות שנות 1-6. בעוד ההנדסה ואופטימיזציה של TEVs הרומן עברו התקדמות רבות, דיווחו על טכניקות כירורגיות המועסקות להשתיל TEVs עצמם לא היו נושא לדיון אינטנסיבי כזה. במקום זאת, פרוטוקולים בנוגע להשתלת TEVs למודלים של בעלי חיים הם במידה רבה עזבועד למחקר חוקרים.
כתב היד הבאה מדגימה כיצד להשתיל TEVs על ידי ניצול גישת השקה קצה לקצה. הליך זה היה מותאם על ידי שימוש בתבנית תפירה בהשקה ספציפית, ייצוב טכניקת תפר, אופטימיזציה של מתח אורך והתוספת של in vivo מכשור ניטור. שיטה זו עומדת בניגוד לכמה מהווריאציות רבות שהיה בשימוש בעבר. יתר על כן, הליך זה מתאר כיצד לרכוש פרמטרים כגון לחץ דם עורקים, TEV קוטר / עמידה וקצב הזרימה דרך TEV לאחר הניתוח עד explantation. איסוף נתונים זה מספק ניתוח הכרחי של TEV בזמן שהוא נמצא בתהליך של שיפוץ.
Protocol
Representative Results
Discussion
מטרת דו"ח זה היא לספק הליך אמין ושחזור לTEVs שתל של עניין בעורק התרדמה כבש. עורקי ראש יליד בעלי החיים המשמשים במודל זה היו 0.5-.75 מ"מ עובי ו4.5-5 מ"מ בקוטר חיצוני. הטכניקה הניתוחית שתוארה כאן הייתה מוצלחת להשתלת TEVs של גיאומטריות שונות מדידת .25-1 מ"מ עובי, 4-5 מ"מ קוטר…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי מענקים מהלאומיים ללב וריאות המכון (R01 HL086582) ותאי גזע מדע קרן ניו יורק (NYSTEM, # חוזה C024316) לSTA ואיורים DDS משמשים בוידאו יופיטר הושלמו על ידי ג 'ון נייקוויסט; Illustrator הרפואי מאוניברסיטת מדינת ניו יורק בבאפלו.
Materials
| Equipment | Manufacturer | Serial/Catalog # | Notes | |
| Pressure Transducer | Becton Dickinson | P23XL-1 | 1+ (1 for each artery) Used with water-filled diaphragm domes |
|
| Amplifier and transducer box | Gould | 5900 Signal Conditioner Cage | 1 Two transducers and amplifiers should be included in cage. While this specific unit may be discontinued, other commercially available pressure transducers with a BNC/analog output will communicate with the Sonometrics equipment |
|
| T403 Console with TS420 perivascular flowmeter module(x2) | Transonic Systems | T403 module and TS420 (x2) | 1 Flow probes measuring flow through each of the carotid arteries will connect to each of the TS420 units. |
|
| Digital ultrasonic measurement unit | Sonometrics | TR-USB | 1 | |
| Flow Probe Precision S-Series 4mm | Transonic Systems Inc. | MC4PSS-LS-WC100-CM4B-GA | 2 | |
| 1mm Sonometrics Crystals | Sonometrics Systems | 1R-38S-20-NC-SH | 2-4 (2 for each artery) | |
| Catheter for implantation | BD (Becton Dickinson) | 381447 | 1+ (1 for each artery) Catheter is cut and secured to microbore tubing, stylette is utilized for insertion |
|
| Tygon Microbore Tubing | Norton Performance Plastics | (AAQ04127) Formulation S-54-HL | NA (cut to length for an extension set) | |
| Luer Stub Adapter | BD (Becton Dickinson) | 427564 (20 gauge) | 1+ (1 for each arterial catheter) | |
| Surflo Injection Plug | Terumo | SR-IP2 | 1+ (1 for each arterial catheter) | |
| Meadox | PTFE (Teflon) Felt | 19306 | NA (cut to size) The PTFE felt used in our studies was discontinued. However, comparable companies such as “Surgical Mesh” offer products which are equivalent. |
References
- Goldman, S., et al. Long-term patency of saphenous vein and left internal mammary artery grafts after coronary artery bypass surgery: Results from a Department of Veterans Affairs Cooperative Study. Journal of the American College of Cardiology. 44, 2149-2156 (2004).
- Achouh, P., et al. Long-term (5- to 20-year) patency of the radial artery for coronary bypass grafting. The Journal of Thoracic And Cardiovascular Surgery. 140, 73-79 (2010).
- Conklin, B. S., Richter, E. R., Kreutziger, K. L., Zhong, D. S., Chen, C. Development and evaluation of a novel decellularized vascular xenograft. Medical Engineering & Physics. 24, 173-183 (2002).
- Zhu, C., et al. Development of anti-atherosclerotic tissue-engineered blood vessel by A20-regulated endothelial progenitor cells seeding decellularized vascular matrix. Biomaterials. 29, 2628-2636 (2008).
- Quint, C., et al. Decellularized tissue-engineered blood vessel as an arterial conduit. Proceedings of the National Academy of Sciences. 108, 9214-9219 (2011).
- Kaushal, S., et al. Functional small-diameter neovessels created using endothelial progenitor cells expanded ex vivo. Nat Med. 7, 1035-1040 (2001).
- Galatos, A. D. Anesthesia and Analgesia in Sheep and Goats. Veterinary Clinics of North America: Food Animal Practice. 27, 47-59 (2011).
- Okutomi, T., Whittington, R. A., Stein, D. J., Morishima, H. O. Comparison of the effects of sevoflurane and isoflurane anesthesia on the maternal-fetal unit in sheep. J Anesth. 23, 392-398 (2009).
- Swartz, D. D., Russell, J. A., Andreadis, S. T. Engineering of fibrin-based functional and implantable small-diameter blood vessels. American Journal of Physiology – Heart and Circulatory Physiology. 288, H1451-H1460 (2005).
- Niklason, L. E., et al. Functional arteries grown in vitro. Science. 284, 489-493 (1999).
- Dahl, S. L. M., et al. Readily Available Tissue-Engineered Vascular Grafts. Science Translational Medicine. 3, 68ra69 (2011).
- Wu, W., Allen, R. A., Wang, Y. Fast-degrading elastomer enables rapid remodeling of a cell-free synthetic graft into a neoartery. Nature Medicine. 18, 1148-1153 (2012).
- Saami, K. Y., Bryan, W. T., Joel, L. B., Shay, S., Randolph, L. G. The fate of an endothelium layer after preconditioning. Journal of vascular surgery : Official Publication, the Society for Vascular Surgery [and] International Society for Cardiovascular Surgery, North American Chapter. 51, 174-183 (2010).
- Ueberrueck, T., et al. Comparison of the ovine and porcine animal models for biocompatibility testing of vascular prostheses. Journal of Surgical Research. 124, 305-311 (2005).
- Labbé, R., Germain, L., Auger, F. A. A completely biological tissue-engineered human blood vessel. The FASEB Journal. 12, 47-56 (1998).
- Samaha, F. J., Oliva, A., Buncke, G. M., Buncke, H. J., Siko, P. P. A clinical study of end-to-end versus end-to-side techniques for microvascular anastomosis. Plastic and Reconstructive Surgery. 99, 1109-1111 (1997).
- Huang, H., et al. A novel end-to-side anastomosis technique for hepatic rearterialization in rat orthotopic liver transplantation to accommodate size mismatches between vessels. European Surgical Research. 47, 53-62 (2011).
- Peng, H., Schlaich, E. M., Row, S., Andreadis, S. T., Swartz, D. D. A Novel Ovine ex vivo Arteriovenous Shunt Model to Test Vascular Implantability. Cells, Tissues, Organs. 195, 108 (2011).
- Zilla, P., Bezuidenhout, D., Human, P. Prosthetic vascular grafts: Wrong models, wrong questions and no healing. Biomaterials. 28, 5009-5027 (2007).
- Berger, K., Sauvage, L. R., Rao, A. M., Wood, S. J. Healing of Arterial Prostheses in Man: Its Incompleteness. Annals of Surgery. 175, 118-127 (1972).
- Byrom, M. J., Bannon, P. G., White, G. H., Ng, M. K. C. Animal models for the assessment of novel vascular conduits. Journal of Vascular Surgery : Official Publication, the Society for Vascular Surgery [and] International Society for Cardiovascular Surgery, North American Chapter. 52, 176-195 (2010).
- Swartz, D. D., Andreadis, S. T. Animal models for vascular tissue-engineering. Current Opinion in Biotechnology. 24, 916-925 (2013).
- Liang, M. -. S., Andreadis, S. T. Engineering fibrin-binding TGF-β1 for sustained signaling and contractile function of MSC based vascular constructs. Biomaterials. 32, 8684-8693 (2011).
- Han, J., Liu, J. Y., Swartz, D. D., Andreadis, S. T. Molecular and functional effects of organismal ageing on smooth muscle cells derived from bone marrow mesenchymal stem cells. Cardiovascular Research. 87, 147-155 (2010).
