Summary

Arteriel pose Mikrokirurgisk bifurkation Aneurisme Model i kaninen

Published: May 14, 2020
doi:

Summary

Udvikling og test af endovaskulære anordninger til intrakraniel aneurismebehandling er stadig af stor betydning. De fleste aneurismemodeller, der anvendes i dag, savner enten de vigtige egenskaber ved en arteriel degenereret væg eller hæmodynamikken ved en ægte bifurcation. Derfor havde vi til formål at designe en ny arteriel pose bifurcation model hos kaniner.

Abstract

Endovaskulær behandling af intrakranielle aneurismer fik betydning i løbet af de sidste årtier, og der er derfor et øget behov for at teste endovaskulære enheder. Dyremodeller, der respekterer rheologiske, hæmodynamiske og aneurismevægsforhold, er meget berettigede. Derfor var formålet med denne undersøgelse at designe en ny standardiseret og reproducerbar kirurgisk teknik til at skabe autologe arterielle pose bifurcation aneurismer med ikke-modificerede og modificerede vægforhold hos kaniner.

Bifurcation aneurismer blev skabt ved ende-til-side anastomose til højre til venstre almindelig halspulsåre, begge tjener som forældrearterier til arteriel posen, som blev mikrokirurgisk syet på. Transplantater blev taget fra den proksimale højre almindelige halspulsåre, enten til kontrolgruppen (n = 7, øjeblikkelig autolog reimplantation) eller modificeret (n = 7, inkuberet med 100 internationale enheder elastase i 20 minutter før autolog reimplantation). Pose og forældrearteriepatency blev kontrolleret af fluorescensangiografi umiddelbart efter oprettelsen. Ved opfølgning (28 dage) gennemgik alle kaniner kontrastforstærket magnetisk resonansangiografi og fluorescensangiografi efterfulgt af aneurismehøst, makroskopisk og histologisk evaluering.

I alt 16 kvindelige newzealandske hvide kaniner blev opereret. To dyr døde for tidligt. Ved opfølgning forblev 85,72% af alle aneurismer patenterede. Begge grupper afslørede en stigning i aneurismestørrelse over tid; dette var mere udtalt i kontrolgruppen (6,48 ± 1,81 mm3 på oprettelsestidspunktet vs. 19,85 ± 6,40 mm3 ved opfølgning, p = 0,037) end i den modificerede gruppe (8,03 ± 1,08 mm3 på oprettelsestidspunktet vs. 20,29 ± 6,16 mm3 ved opfølgning, p = 0,054).

Vores resultater viser tilstrækkeligheden af denne nye kaninmodel, som giver mulighed for at skabe bifurcationsaneurismer med forskellige vægforhold i en mikrokirurgisk tilgang. I betragtning af den fremragende langsigtede patency og egenskaben af aneurismevækst over tid kan denne model tjene som et vigtigt redskab til præklinisk evaluering af nye endovaskulære terapier.

Introduction

Subarachnoid blødning som følge af intrakraniel aneurisme (IA) brud kan effektivt kontrolleres ved enten endovaskulær eller mikrokirurgisk okklusionsteknikker 1,2,3,4. Forskellige endovaskulære terapier, for at overvinde den største begrænsning af IA-gentagelse efter coiling, fik betydning i løbet af de sidste årtier, hvilket skabte et øget behov for test af endovaskulære enheder. For at teste disse nye behandlingsmetoder er passende dyremodeller, der respekterer reologiske egenskaber, hæmodynamik og aneurismevægsforhold, stærkt berettigede 5,6,7. I denne sammenhæng har kliniske såvel som prækliniske undersøgelser allerede afsløret den vigtige rolle, som aneurismevægstilstande spiller med hensyn til aneurismebrud og gentagelse efter okklusion, især med fokus på tab af vægmalericeller 7,8,9.

Hidtil er eksperimentelle aneurismer hos kaniner oftest blevet skabt enten ved elastase inkuberet almindelig halspulsåre (CCA) stubbe eller venøse poser sutureret i en kunstig CCA bifurcation. 10,11,12,13,14,15,16 Således er en ægte arteriel pose bifurcation model aldrig blevet beskrevet.

Formålet med denne undersøgelse var at designe en sikker, hurtig og standardiseret teknik til mikrokirurgisk oprettelse af bifurcationsaneurismer med forskellige vægforhold i en kaninmodel (figur 1). Dette blev opnået ved at suturere ikke-modificerede og modificerede arterielle poser i en kunstig skabt bifurcation af begge CCA’er.

Protocol

Al veterinærpleje blev udført i overensstemmelse med de institutionelle retningslinjer (alle forsøg blev godkendt af den lokale komité for dyrepleje i Kanton Bern, Schweiz (BE 108/16)) og udført under tilsyn af en bestyrelsescertificeret dyrlægebedøvelseslæge. ARRIVE-retningslinjerne og 3R-principperne blev nøje fulgt17,18. BEMÆRK: Opbevar alle dyr ved en stuetemperatur på 22\u201224 Celsius (°C) og oprethold en 12 timers (…

Representative Results

Efter en pilotserie på syv dyr blev i alt 16 dyr inkluderet i forsøgsprotokollen. To dyr døde for tidligt og blev derfor udelukket fra den endelige analyse (12,5 % dødelighed). Beregnet på 14 dyr var den umiddelbare aneurismepatencyrate under fluorescensangiografi 71,43% i både kontrolgruppen og modificeret gruppe. Fire aneurismer måtte genåbnes med på hinanden følgende tromboseevakuering, og efter en gentagen fluorescens-angiografi var der en dokumenteret patency i alle tilfælde (100%). Aneurismepatency rate …

Discussion

Vores undersøgelse viser muligheden for at skabe en ægte bifurcation aneurisme model med forskellige vægforhold hos kaniner. Samlet set blev 14 kvindelige newzealandske hvide kaniner med en gennemsnitsvægt på 3,7 ± 0,09 kg og en gennemsnitsalder på 112 ± 3 dage inkluderet i undersøgelsen. 85,72% af alle aneurismer forblev patent under en opfølgning på 28 dage. To dyr døde for tidligt (12,5% dødelighed).

Tidligere undersøgelser foreslog en række ekstrakranielle aneurismemodeller …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Forfatterne takker Olgica Beslac og Kay Nettelbeck for deres fremragende støtte og tekniske bistand i den perioperative fase og Alessandra Bergadano, DVM, ph.d., for det dedikerede tilsyn med den langsigtede dyresundhed.

Materials

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

  1. 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).
  2. 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).
  3. Andereggen, L., et al. The role of microclot formation in an acute subarachnoid hemorrhage model in the rabbit. Biomed Research International. , 161702 (2014).
  4. Eriksen, N., et al. Early focal brain injury after subarachnoid hemorrhage correlates with spreading depolarizations. Neurology. 92 (4), 326-341 (2019).
  5. Thompson, J. W., et al. In vivo cerebral aneurysm models. Neurosurgical Focus. 47 (1), 20 (2019).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. Sherif, C., et al. Microsurgical venous pouch arterial-bifurcation aneurysms in the rabbit model: technical aspects. Journal of Visualized Experiments. 51, 2718 (2011).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. Grüter, B. E., et al. Testing bioresorbable stent feasibility in a rat aneurysm model. Journal of Neurointerventional Surgery. 11 (10), 1050-1054 (2019).
  22. 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).
  23. 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).
  24. 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).
  25. 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).
  26. 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).
  27. 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).
  28. Bavinzski, G., et al. Experimental bifurcation aneurysm: a model for in vivo evaluation of endovascular techniques. Minimal Invasive Neurosurgery. 41 (3), 129-132 (1998).
  29. 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).
  30. 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).
  31. Sakamoto, S., et al. Characteristics of aneurysms of the internal carotid artery bifurcation. Acta Neurochirurgica (Wien). 148 (2), 139-143 (2006).
  32. 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).
  33. 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).
  34. 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).
  35. 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).
  36. 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).
  37. 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).
  38. Strange, F., Gruter, B. E., Fandino, J., Marbacher, S. Preclinical Intracranial Aneurysm Models: A Systematic Review. Brain Sciences. 10 (3), 134 (2020).
  39. 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).
  40. 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).
  41. 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).
  42. 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).

Play Video

Cite This Article
Wanderer, S., Waltenspuel, C., Grüter, B. E., Strange, F., Sivanrupan, S., Remonda, L., Widmer, H. R., Casoni, D., Andereggen, L., Fandino, J., Marbacher, S. Arterial Pouch Microsurgical Bifurcation Aneurysm Model in the Rabbit. J. Vis. Exp. (159), e61157, doi:10.3791/61157 (2020).

View Video