Ett utbildnings-och test system för att utföra vaskulär rekonstruktion in vitro
Summary
Här presenterar vi ett utbildnings-och testsystem där en praktikant kan slutföra manuell vaskulär rekonstruktion in vitro individuellt med hjälp av en magnetisk förankrings teknik. Systemet kan också användas för att testa kvaliteten på återuppbyggnaden.
Abstract
Manuell vaskulär rekonstruktion utbildning är avgörande för en nybörjare kirurg. Ett optimalt utbildningssystem för vaskulär rekonstruktion in vitro har dock ännu inte utvecklats. I denna studie introducerar vi en in vitro-utbildning och testsystem med hjälp av en magnetisk förankring teknik som en praktikant kan öva manuell vaskulär rekonstruktion individuellt. Dessutom kan detta system också användas för att testa kvaliteten på återuppbyggnaden. Det beskrivna systemet inkluderar en vaskulär rekonstruktion träningsmaskin, magnetiska traktorer, och en magnetisk sutur avdragare. I detta manuskript, vi detalj en end-to-end ven anastomos med hjälp av porcin höger och vänster iliaca vener. För att identifiera den potentiella skada som orsakats av en magnetisk sutur avdragare på suturen, skapade vi tre grupper med sex segment av 4-0 polypropen suturer vardera: en kontrollgrupp utan ingripande på polypropen sutur, en grupp där polypropen sutur är manuellt dras med sterila handskar 20x, och en magnetisk avdragare grupp där magnet avdragare drog polypropen sutur 20x. Dessa grupper testades av ljusmikroskopi och brythållfasthets test, och effekten av återuppbyggnaden bedömdes. I testet med ljusmikroskopi var kontrollgruppen mindre sannolikt skadad (p 0,05). Resultaten av brythållfasthets testet jämfördes mellan grupperna och ingen signifikant skillnad observerades (p > 0,05). Den end-to-end anastomos av svin iliaca venerna framgångsrikt utfördes med hjälp av detta utbildningssystem, och de rekonstruerade venerna kunde genomgå 2,0 kPa perfusionstryck. Med hjälp av detta utbildnings-och testsystem praktikanten kan öva manuell vaskulär rekonstruktion in vitro individuellt med hjälp av magnetiska traktorer och en magnetisk sutur avdragare, och kvaliteten på återuppbyggnaden kan testas.
Introduction
Vaskulär rekonstruktion är en grundläggande färdighet som krävs för kirurger. Även Obora1 och Holt2 uppfann flera mekaniska återuppbyggnads metoder för att förenkla återuppbyggnaden av små fartyg (diametrar < 10 mm), dessa metoder är inte vanligt förekommande i makrovaskulär anastomosis. Manuell vaskulär anastomos utförs fortfarande i många operationer, inklusive Vaskulär kirurgi3, akut kirurgi4, och solid organtransplantation5. Sålunda, det är viktigt för kirurger att öva manuell vaskulär anastomosis. Emellertid, ett optimalt utbildningssystem för vaskulär rekonstruktion in vitro är ovanligt, och oerfarna kirurger måste genomgå betydande utbildning in vivo på stora djur6 innan de kan behärska tekniken. Eftersom misslyckande är oundvikligt under grundutbildningen, många djur kommer sannolikt att dö av vaskulära komplikationer, som gäller när det gäller djurens välbefinnande. Ytterligare, under förfarandet för end-to-end vaskulär rekonstruktion, för att undvika misstag i stygn positioner eller lösa suturer, kirurgen behöver minst en assistent för att exponera den bakre kärlväggen och dra suturen. Sålunda, vaskulär rekonstruktion vanligtvis inte kan utföras av kirurgen individuellt, och effektiviteten i beredningen är oftast begränsad av kompetensen hos assistenten.
Magnetisk förankring kirurgi har blivit ett ämne av intresse under de senaste åren7,8,9,10,11. Den kliniska prövningen av rivas et al.7 visade att med hans magnetiska kirurgiska instrument och efter principen om magnetisk förankring, kirurger kan utföra reducerad port laparoskopisk kolecystektomi. Användningen av detta instrument möjliggör också en reducerad roll för assistenten under öppen kirurgi. Genom magnetfältet adsorberas den magnetiska enheten på en förankringspunkt. Denna magnetiska förankrings anordning kan fungera som en mekanisk arm, gripa och dra tillbaka vävnaden eller orgel, utsätta kirurgiska området, och förenkla operationen. Baserat på denna logik, uppfann vi magnetiska traktorer att dra tillbaka den vaskulära väggen och suturen, och en magnetisk sutur avdragare som drar polypropen suturer.
Användningen av en vaskulär rekonstruktion träningsmaskin var en annan milstolpe i denna studie. Den består av ett Operations golv och en kontrollpanel: vaskulaturen är fixerad på Operations golvet och praktikanten kan öva på den. Efter anastomosis kan praktikanten ställa in perfusion parametrarna på Kontrollpanelen för att testa kvaliteten på anastomosis. Jämfört med tidigare vaskulära anastomos utbildningssystem6,12,13,14, användning av detta system ger två huvudsakliga fördelar: för det första kan magnetiska apparater användas för att exponera det kirurgiska området, Praktikanterna kan öva på det individuellt. För det andra kan praktikanten kontrollera effekten av anastomos med ett per fusions test.
I denna studie introducerar vi ett utbildnings-och testsystem där praktikanten kan slutföra manuell vaskulär rekonstruktion in vitro individuellt med hjälp av en magnetisk förankrings teknik och kvaliteten på återuppbyggnaden kan också testas. Genom utformningen och storleken av vatteninloppet och vattenutloppet på Operations golvet kan utbildningssystemet endast utföra rekonstruktion från slutpunkt till slutpunkt på fartyg med en diameter på > 5 mm.
Protocol
Representative Results
Discussion
Med hjälp av magnetiska traktorer och en magnetisk sutur avdragare, en praktikant kan slutföra ven anastomos individuellt och exakt. Magnetiska traktorer dra vävnaden som blockerar anastomos fältet och ge lämplig styrka för stretching venerna i vertikal riktning, vilket uppnår tydlig exponering för åder anastomos. I traditionell manuell anastomosis, minst en assistent krävs för kirurgisk exponering. Användningen av magnetiska traktorer kan uppnå den erforderliga exponeringen och ersätta assistenter. Dessuto…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöddes av bidrag från ministeriet för utbildning innovation Team Development program i Kina (No. IRT1279).
Materials
| Circular permanent magnet | Hangzhou Permanent Magnet Group Co.LTD | 20*1mm | Magnetic tractor |
| Magnetic balls | Hangzhou Permanent Magnet Group Co.LTD | 5mm | Magnetic suture puller |
| Magnetic cylinders | Hangzhou Permanent Magnet Group Co.LTD | 5*5mm | Magnetic suture puller |
| Polypropylene suture | Johnson and Johnson | PROLENE 4-0 | Used for anastomosis |
| Silk suture | SILK | 2-0，3-0 | Used for fixing vascular and ligation |
| Surgical insturments | Jinzhong Shanghai | JZ-2018 | Suture scissors, tissue scissors， forceps, needle and needle holder |
| Universal testing machine | Zwick GmbH&Co | Z010 | Used for testing the association between the length of traction wire and the traction force |
References
- Obora, Y., Tamaki, N., Matsumoto, S. Nonsuture microvascular anastomosis using magnet rings: preliminary report. Surgical Neurology. 9 (2), 117-120 (1978).
- Holt, G. P., Lewis, F. J. A new technique for end-to-end anastomosis of small arteries. Surgical Forum. 11, 242-243 (1960).
- Enzmann, F. K., et al. Trans-Iliac Bypass Grafting for Vascular Groin Complications. European Journal of Vascular and Endovascular. , 1-6 (2019).
- Bala, M., et al. Acute mesenteric ischemia: Guidelines of the World Society of Emergency Surgery. World Journal of Emergency Surgery. 12 (1), 1-11 (2017).
- Makowka, L., et al. Surgical Technique of Orthotopic Liver Transplantation. Gastroenterology Clinics of North America. 17 (1), 33-51 (1998).
- Tang, A. L., et al. The elimination of anastomosis in open trauma vascular reconstruction: A novel technique using an animal model. Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 79 (6), 937-942 (2015).
- Rivas, H., et al. Magnetic Surgery: Results from First Prospective Clinical Trial in 50 Patients. Annals of Surgery. 267 (1), 88-93 (2018).
- Arain, N. A., et al. Magnetically Anchored Cautery Dissector Improves Triangulation, Depth Perception, and Workload During Single-Site Laparoscopic Cholecystectomy. Journal of Gastrointestinal Surgery. 16 (9), 1807-1813 (2012).
- Mortagy, M., et al. Magnetic anchor guidance for endoscopic submucosal dissection and other endoscopic procedures. World Journal of Gastroenterology. 23 (16), 2883-2890 (2017).
- Cho, Y. B., et al. Transvaginal endoscopic cholecystectomy using a simple magnetic traction system. Minimally Invasive Therapy and Allied Technologies. 20 (3), 174-178 (2011).
- Dong, D. H., et al. Miniature magnetically anchored and controlled camera system for trocar-less laparoscopy. World Journal of Gastroenterology. 23 (12), 2168-2174 (2017).
- Shimizu, S., et al. Moist-condition training for cerebrovascular anastomosis: A practical step after mastering basic manipulations. Neurologia Medico-Chirurgica. 55 (8), 689-692 (2015).
- Maluf, M. A., Massarico, A., Nova, T. V., Lupp, A., Cardoso, C., Gomes, W. Cardiovascular Surgery Residency Program: Training Coronary Anastomosis Using the Arroyo Simulator and UNIFESP Models. Revista Brasileira de Cirurgia Cardiovascular. 30 (5), 562-570 (2015).
- Bismuth, J., Duran, C., Donovan, M., Davies, M. G., Lumsden, A. B. The Cardiovascular Fellows Bootcamp. Journal of vascular surgery. 56 (4), 1155-1161 (2012).
- Starzl, T. E., Iwatsuki, S., Shaw, B. A Growth Factor in Fine Vascular Anastomoses. Surgery Gynecology And Obstetrics. 159 (2), 164-165 (1984).
