Summary
여기에서는 혈관 내 장치 평가를 위해 토끼의 거대 분기 동맥류를 미세 수술로 만드는 기술을 설명합니다.
Abstract
거대동맥류는 혈관 내 치료가 필요한 위험한 병변으로, 동맥류 재개통 및 재파열 비율이 높습니다. 신뢰할 수 있는 생체 내 모델은 드물지만 새로운 혈관 내 장치를 테스트하는 데 필요합니다. 우리는 뉴질랜드 흰 토끼 (2.5-5.5 kg)에서 거대 분기 동맥류 생성의 기술적 측면을 보여줍니다. 25-30mm 길이의 정맥 주머니를 외부 경정맥에서 채취하고 양쪽 경동맥 사이의 분기를 미세 수술로 만듭니다. 주머니는 거대 동맥류를 모방하기 위해 분기점에서 봉합됩니다. 이 프로토콜은 정맥 주머니 진정한 동맥 분기 동맥류에 대해 이전에 발표된 표준 기술을 요약하고 거대 동맥류에 대한 필수 수정 단계를 강조합니다. 이 수정된 기술을 사용하여 혈류역학 및 응고 시스템과 관련하여 인간과 높은 유사성을 가진 거대 동맥류에 대한 동물 모델을 만들 수 있었습니다. 또한, 낮은 이환율과 높은 동맥류 개통률이 달성되었습니다. 제안된 거대 동맥류 모델은 새로운 혈관 내 장치를 테스트할 수 있는 훌륭한 가능성을 제공합니다.
Introduction
혈관내 색전술은 파열된 뇌동맥류의 치료를 위한 동맥류 클리핑의 중요한 대안이 되었다1. 이 치료 전략의 가장 큰 단점은 동맥류 파열을 지연시키는 동맥류 재개통률이 높다는 것이다2. 대동맥류와 거대 동맥류는 특히 이러한 합병증에 취약한 것으로 나타났습니다. 따라서 새로운 혈관 내 장치가 지속적으로 개발되고 있습니다3. 실험 연구를 위한 모델은 이러한 장치를 테스트하는 데 필수적입니다 4,5.
인간의 뇌동맥류는 쥐, 토끼, 송곳니, 돼지 6,7,8에서 연구되었다. 그러나 토끼 모델은 혈류역학 및 응고 시스템 9,10,11,12에 대해 인간과 가장 잘 비교되는 것으로 나타났습니다. 토끼의 정맥낭 동맥 분기(venous pouch arterial bifurcation) 모델에서, 정맥낭은 동맥류를 모방하기 위해 양쪽 총경동맥(CCA)의 미세외과적으로 생성된 진정한 분기점으로 봉합된다13. 그러나 토끼의 거대 동맥류에 대한 진정한 분기 모델은 최근까지 사용할 수 없었습니다. 전산 유체 역학 및 생체 역학 테스트를 사용한 첫 번째 결과는 2016년 14 년에 우리 그룹에 의해 발표되었습니다.
거대 동맥류는 인간에서 치료하기 어려운 병변을 나타내고 신뢰할 수 있는 동물 모델이 연구에 중요하기 때문에 거대 실험 동맥류12,13 생성을 위한 개선된 기술에 대한 요약을 제시합니다. 이 방법의 장점은 (i) 최소 이환율과 높은 동맥류 개통률14, 혈류역학 및 응고 시스템 9,10,11,12에 관한 인간과의 높은 유사성, 개 방법에 비해 비용 효율성, (ii) 거대 동맥류에 대한 진정한 분기 설계13, (iii) 전산 유체 역학14에 의해 나타난 생성된 동맥류의 우수한 혈류역학적 비교 가능성등이다, (iv) 높은 장기 개통률15.
Protocol
동물 연구는 이 연구가 수행된 연구소의 연구소 동물 윤리 위원회의 승인을 받았습니다. 이 동물 모델에는 뉴질랜드 흰 토끼(2.5-5.5kg)가 사용되었습니다.
참고: 토끼의 정맥 주머니 진정한 동맥 분기 동맥류를 만들기 위한 표준 기술은 2011년에 발표되었으며 거대 동맥류에 대한 적응은 2016년에 발표되었습니다12,13. 우리는 이러한 기술을 요약하고 거대 동맥류의 변형을 위한 필수 단계를 강조합니다.
1. 수술 전 단계
- 케타민(30mg/kg)과 자일라진(6mg/kg)을 전신 마취를 위해 요추 주변 근육 주사를 통해 투여합니다. 그런 다음 토끼를 삽관하고(튜브 직경: 4mm, 길이: 18mm, 이 크기는 동물의 크기에 따라 다를 수 있음) 가스 마취(2% 이소플루란)를 계속합니다. 15분마다 발가락 꼬집음으로 마취 깊이를 모니터링하고 필요한 경우 조정합니다.
- 가위를 사용하여 턱의 각도에서 흉부까지의 부위를 면도합니다. 클로르헥시딘 또는 포비돈-요오드 스크럽을 최소 3회 번갈아 가며 사용한 후 알코올을 사용하여 수술 부위를 소독합니다. 수술 부위를 드레이프합니다.
2. 수술 단계 I
- 메스를 사용하여 턱의 각도에서 manubrium sterni까지 정중선을 따라 피부를 절개합니다. 피하에서 둔한 해부를 수행합니다.
- 수술용 현미경으로 전환합니다. 왼쪽 외부 경정맥의 2-3cm 길이의 가지가 없는 부분을 절개합니다. 혈관 경련을 예방하기 위해 혈관에 4% 파파베린을 반복적으로 적액하고 감염 관리를 위해 선택적으로 5mg/mL 네오마이신 설페이트를 적하합니다.
- 6-0 비흡수성 봉합사를 사용하여 근위 및 원위 결찰 후 정맥 분절을 채취합니다. 정맥 분절을 헤파린화 식염수(0.9% 식염수 20mL에 헤파린 1,000IU 및 4% 파파베린 HCl 1mL)에 넣습니다13.
3. 수술 단계 II
- 두 CCA를 경동맥 분기점에서 원점까지 해부하여 준비합니다. 후두, 기관 및 신경 구조에 공급하는 내측 동맥 가지를 주의 깊게 관찰하십시오.
- 1,000IU 헤파린을 정맥 투여합니다.
- 오른쪽 CCA의 말단부에 측두엽 미세수술 클립을 붙입니다.
- 폴리 필라멘트 6-0 비흡수성 봉합사를 사용하여 상완두부 몸통 바로 위의 오른쪽 CCA를 결찰하고 절단합니다.
- 절차를 용이하게 하기 위해 멸균된 고무 조각(예: 장갑)을 밑받침으로 사용하십시오. 해부학적 마이크로 집게와 마이크로 가위로 두 혈관의 문합 부위에서 외막을 제거합니다. 좌측 CCA의 문합 부위를 원위 및 근위부로 자릅니다13.
4. 수술 3단계
- 오른쪽 CCA와 정맥 주머니를 사용하여 계획된 문합술의 크기에 따라 왼쪽 CCA에 동맥 절제술을 합니다. 계획된 동맥류 경부의 크기와 함께 반대측 경동맥의 직경(약 2mm)으로 동맥절제술의 길이를 결정합니다.
알림: 크기는 이 범용 동맥류 모델의 가능한 동맥류 크기 및 목 크기만큼 유연합니다. 최소 크기는 3mm보다 작지 않아야 하며 최대 약 15mm까지 가능합니다. - 동맥류 부위를 헤파린화 식염수(약 5mL)로 세척합니다. 4-5개의 비흡수성 10-0 모노필라멘트 봉합사를 사용하고 앞서 설명한 왼쪽 CCA의 동맥 절제술로 오른쪽 CCA 그루터기의 후방 둘레를 봉합합니다.
- 오른쪽 CCA의 그루터기를 세로로 1-1.5cm 길이로 자릅니다. 10-0 봉합사를 사용하여 왼쪽 CCA의 동맥 절제술로 정맥 주머니의 뒤쪽 부분을 문합합니다. 그런 다음 정맥낭의 뒤쪽을 오른쪽 CCA의 후방벽과 3-4개의 봉합사로 봉합합니다.
- 같은 순서로 전방 문합을 봉합합니다.
- 오른쪽 CCA에서 시간 클립을 놓습니다. 일반적으로 문합이 새어 나옵니다. 공기와 혈전을 씻어낼 때 사용하십시오.
- 수술 접근법의 피하 조직에서 유래한 지방과 피브린 접착제로 문합을 밀봉합니다.
- 4-0 비흡수성 봉합사를 사용하여 근막을 닫습니다. 4-0 흡수성 봉합사13을 사용하여 상처 봉합을 수행합니다.
5. 수술 후 단계
- 10mg/kg 아세틸살리실산을 정맥 주사합니다.
- 면도 부위에 경피 펜타닐 패치(12.5μg/h)를 3일간 투여하여 수술 후 진통을 이룬다13.
알림: 적절한 시설에 대해서는 시설 수의사와 상담하십시오.
진통 옵션. - 2주 동안 매일 100IU/kg의 저분자 헤파린을 피하 투여하여 수술 후 항응고를 달성합니다.
Representative Results
2011년, 우리는 토끼16에서 동맥류 생성을 위한 정맥낭 동맥 분기 모델에 대한 개선된 기술을 발표했습니다. 평균 동맥류 길이는 7.9mm, 평균 목 너비는 4.1mm였다. 중단된 봉합사와 적극적인 항응고제를 사용하여 16개의 동맥류 중 14개에서 사망률과 개통률을 0%로 달성할 수 있었습니다. 이 기술은 거대 동맥류의 생성에 적용되었으며 전산 유체 역학 및 생체 역학 테스트는 201614 년에 수행되었습니다. 이 연구에서는 숙련된 수의사의 가용성으로 인해 마취 관리도 환기 마스크 사용에서 삽관으로 변경되었습니다. 이것은 토끼의 삽관이 어렵고 수술 전 사망률이 높을 수 있기 때문에 우리의 경험에서 중요한 단계를 나타냅니다. 또한, 저분자 헤파린을 사용한 수술 후 항응고제는 250IU/kg에서 100IU/kg으로 감소되었습니다. 이 요법을 통해 12개의 동맥류 중 11개에서 0%의 사망률과 개통률을 달성할 수 있었습니다. 동맥류의 길이는 21.5-25.6mm, 목 너비는 7.3-9.8mm였다. 본 연구의 상세한 결과는 표 1에 나타내었다. 또한, 이러한 동맥류는 혈관 내 장치의 평가에 사용되었습니다. 동맥류 적출 후 스텐트 보조 색전술 거대 동맥류의 이미지는 그림 1에 나와 있습니다.
그림 1: 동맥류 채취 후 스텐트 보조 색전술 거대 동맥류 사진. 1 왼쪽 CCA, 스텐트 모혈관; 2 오른쪽 CCA, 모선; + 색전술 동맥류 주머니. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
| 동맥류 번호 | 개통시 | 부모 동맥 직경 [mm] | 길이 [mm] | 넥 폭 [mm] | 돔 폭 [mm] | 종횡비 [-] |
| 2 | 아니요 | -- | -- | -- | -- | -- |
| 1 | 예 | 2.4 | 23.4 | 7.7 | 9.9 | 3 |
| 3 | 예 | 2.2 | 25.1 | 8.7 | 10.3 | 2.9 |
| 4 | 예 | 2.5 | 23.5 | 9.8 | 10.6 | 2.4 |
| 5 | 예 | 2.8 | 24.8 | 8.6 | 9.8 | 2.9 |
| 6 | 예 | 2.5 | 21.5 | 9.8 | 9.3 | 2.2 |
| 7 | 예 | 2.2 | 24.2 | 7.9 | 10.5 | 3.1 |
| 8 | 예 | 2.3 | 25.6 | 9.3 | 10.2 | 2.8 |
| 9 | 예 | 2.4 | 22.1 | 7.3 | 10 | 3 |
| 10 | 예 | 2.2 | 25.6 | 8.9 | 9.7 | 2.9 |
| 11 | 예 | 2.3 | 23.4 | 9.7 | 11.1 | 2.4 |
표 1: 전산 유체 역학 및 생체 역학 검사를 위해 생성된 동맥류 데이터. 2016년에 생성된 11개의 동맥류에 대한 업데이트 및 세부 결과를 보여줍니다. 이 표는 Sherif et al.14에서 수정되었습니다.
Discussion
위에서 설명한 프로토콜의 재현 가능성을 보장하기 위한 몇 가지 중요한 단계가 있습니다. 문합 부위에서 혈전성 외래 조직을 꼼꼼하게 제거하는 것이 필수적이다13. 문합에 장력이 없고 가능한 한 적은 수의 봉합사가 있는지 확인해야 합니다. 거대 동맥류의 경우 문합부의 뒤쪽부터 시작하는 것이 중요합니다. 이것은 이전에 제안된 절차와 비교하여 가장 까다로운 봉합사에 대해 더 나은 시야와 제어를 제공합니다17,18,19.
정상 크기의 동맥류와 달리 정맥 주머니 채취의 핵심 요소는 2-3cm 길이의 정맥 세그먼트를 꼼꼼하게 준비하는 것입니다. 외부 경정맥의 모든 작은 곁가지를 절개하여 안전하게 결찰할 수 있도록 하는 것이 중요합니다. 문합부를 봉합하는 동안 단일 봉합사의 끝을 조금 더 길게 두어 혈관과의 직접적인 접촉을 피해야 합니다. 이러한 자유 봉합사 끝만 겸자로 잡아 동맥류 복합체를 이동시켜야 합니다. 이러한 기술적 세부 사항은 혈관 미세 수술의 일반적인 원리인 혈관에 노터치 기술을 사용하는 데 도움이 됩니다. 정상 크기의 동맥류와 비교했을 때 또 다른 문제는 거대 동맥류 주머니로 인해 혈관 동맥류 복합체의 뒤쪽 시력이 손상된다는 것입니다. 이로 인해 문합 뒤쪽의 기술적 어려움이 증가할 수 있습니다. 문합을 마친 후에는 거대동맥류 주머니 내에서 혈전 형성 확률이 높기 때문에 더 긴 세척 시간이 필요합니다. 누출은 매우 흔하므로 알고 있어야 합니다. 팻 패드로 밀봉되지 않은 경우 추가 봉합을 수행해야 합니다.
한계는 두개내 병리학의 모델로 두개외 동맥류를 사용하는 것입니다. 또한 이 프로토콜의 성공적인 구현을 위해서는 높은 미세 수술 요구 사항과 잘 갖춰진 실험실이 필요합니다. 또한 토끼는 민감한 동물이며 좋은 동물 사육은 생존율에 매우 중요합니다.
제시된 모델은 현재 널리 사용되는 모델에 비해 몇 가지 이점을 제공합니다. 현재 뇌동맥류에 대해 가장 널리 퍼져 있는 모델은 엘라스타제 모델입니다. 그러나 이 모델의 경우 동맥류 벽 특성에 대한 생체역학적 테스트가 수행된 적이 없습니다. 따라서 이 모델을 인간 조건과 생체역학적으로 비교할 수 있는지는 불분명합니다. 반대로, 이 생체역학적 실험은 우리가 제안한 모델에 사용할 수 있으며, 인간의 조건과 잘 비교될 수 있다14. 엘라스타제 모델에 비해 제안된 모델의 또 다른 중요한 이점은 진정한 분기 혈류역학(bifurcational hemodynamics)18이다. 이 모델은 실제로 인위적으로 생성된 분기에서 생성되는 반면, 엘라스타아제 소화 동맥류낭은 CCA의 막다른 골목에 형성되어 측벽 형상을 거의 모방합니다.
현재까지 사용할 수 있는 다른 거대 동맥류 모델은 거의 없었습니다. 그러나 이러한 모델은 새로운 혈관 내 장치의 평가에 매우 필요합니다. 문헌을 살펴보면, 거대 분기 동맥류에 대한 단 하나의 개 모델만 기술되어 있다20. 그러나 개의 혈류역학과 응고체계는 인간과 비교하여 유의한 차이를 보인 반면, 토끼 모델은 인간과의 비교 가능성에서 우월성을 보였다14.
동맥류 치료를 위해 새로 개발된 혈관 내 장치는 일반적으로 토끼 모델에서 테스트됩니다. 이전에 발표된 정맥 주머니 분기 동맥류 모델은 이러한 장치의 CE 및 FDA 승인에 사용되었습니다 3,18. 그러나 토끼의 거대 동맥류에 대한 신뢰할 수 있고 비교할 수 있는 동물 모델은 최근까지 사용할 수 없었습니다. 인간의 경우, 거대 동맥류는 혈관 내 치료 후 재개통 및 지연 파열의 비율이 가장 높습니다. 따라서 새로운 혈관 내 장치가 시급히 필요하며 업계에서는 거대한 동맥류 토끼 모델의 필요성을 제기했습니다. 또 다른 응용 분야는 동맥류 벽 직경 또는 조영제 향상 거동과 같은 파열의 잠재적 위험 요인을 식별하는 것을 목표로 하는 고자기장 자기 공명 영상을 사용하여 동맥류 벽을 평가하는 것입니다22. 또한, 시간 경과에 따른 이 동맥류 모델의 개통성을 평가하기 위한 장기 연구와 흐름 전환기 스텐트 및 성추 내 흐름 전환기를 사용한 동맥류 거동을 보여주는 연구가 필요합니다.
Disclosures
저자는 공개할 관련 재정적 또는 비재정적 이해관계가 없습니다.
Acknowledgments
전 세계의 수많은 국제 미세외과 워크숍의 책임자인 Heber Ferraz Leite 교수의 개방적이고 가치 있는 교육 문화에 감사드립니다.
오스트리아 크렘스에 있는 Karl Landsteiner University of Health Sciences의 Open Access Publishing Fund의 지원을 인정합니다. 이 연구는 비엔나 시장의 과학 기금 (Scientific Fund of the Mayor of Vienna)의 보조금으로 자금을 지원받았습니다. 이 출판물의 비용은 오스트리아 크렘스에 있는 Karl Landsteiner University of Health Sciences의 Open Access Publishing Fund에서 자금을 지원받았습니다. 연구비 지원 기관은 연구의 설계, 자료의 수집, 분석, 해석, 원고 작성에 아무런 역할도 하지 않았다.
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
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