Summary
Her beskriver vi teknikken for mikrokirurgisk opprettelse av gigantiske bifurkasjonsaneurismer hos kaniner for evaluering av endovaskulære enheter.
Abstract
Giant aneurismer er farlige lesjoner som krever endovaskulær behandling, med høye nivåer av aneurysm rekanalisering og re-brudd. Pålitelige in vivo-modeller er sjeldne, men kreves for testing av nye endovaskulære enheter. Vi demonstrerer de tekniske aspektene ved etableringen av gigantiske bifurkasjonsaneurysmer i New Zealand hvite kaniner (2,5-5,5 kg). En 25-30 mm lang venepose tas fra vena jugularis ytre, og en bifurkasjon mellom begge halspulsårene dannes mikrokirurgisk. Posen sutureres i bifurkasjonen for å etterligne en gigantisk aneurisme. Denne protokollen oppsummerer vår tidligere publiserte standardteknikk for ekte arterielle bifurkasjonsaneurismer i venepose og fremhever de viktigste modifikasjonstrinnene for gigantiske aneurismer. Ved hjelp av denne modifiserte teknikken var vi i stand til å lage en dyremodell for gigantiske aneurismer med høy sammenlignbarhet med mennesker angående hemodynamikk og koagulasjonssystemer. Videre ble lav morbiditet og høy aneurisme patency rate. Den foreslåtte gigantiske aneurysmmodellen gir en utmerket mulighet for å teste nye endovaskulære enheter.
Introduction
Endovaskulær embolisering har blitt et viktig alternativ til aneurismeklipping for behandling av rupturerte cerebrale aneurismer1. Den største ulempen ved denne behandlingsstrategien er de høye nivåene av aneurysmrekanalisering med forsinket aneurysmbrudd2. Store og gigantiske aneurismer har vist seg å være spesielt utsatt for disse komplikasjonene. Derfor utvikles stadig nye endovaskulære enheter3. Modeller for eksperimentelle studier er avgjørende for å teste disse enhetene 4,5.
Humane cerebrale aneurismer har blitt studert hos rotter, kaniner, hjørnetenner og svin 6,7,8. Imidlertid har kaninmodeller vist den beste sammenlignbarheten med mennesker angående hemodynamikk og koagulasjonssystemet 9,10,11,12. I den venøse posen arteriell bifurkasjonsmodell hos kaniner sutureres en venøs pose til en mikrokirurgisk opprettet ekte bifurkasjon av begge vanlige halspulsårer (CCA) for å etterligne en aneurisme13. Imidlertid var en ekte bifurkasjonsmodell for gigantiske aneurismer hos kaniner ikke tilgjengelig før nylig. De første resultatene ved hjelp av beregningsfluiddynamikk og biomekanisk testing ble publisert av vår gruppe i 201614.
Siden gigantiske aneurismer representerer utfordrende lesjoner for behandling hos mennesker, og en pålitelig dyremodell er avgjørende for deres forskning, presenterer vi en kondensert oppsummering av de forbedrede teknikkene for å lage gigantiske eksperimentelle aneurismer12,13. Fordelene ved å bruke denne metoden er (i) minimal sykelighet og høy aneurisme patency rates 14, høy sammenlignbarhet med mennesker angående hemodynamikk og koagulasjonssystemet 9,10,11,12, og kostnadseffektivitet sammenlignet med hundemetoder, (ii) den sanne bifurkasjonsdesignen for en gigantisk aneurisme13, (iii) den gode hemodynamiske sammenlignbarheten til de opprettede aneurismene vist ved beregningsfluiddynamikk 14, og (iv) de høye langsiktige patencysatsene15.
Protocol
Dyreforsøkene ble godkjent av instituttets dyreetiske komité ved instituttet der denne studien ble gjennomført. For denne dyremodellen ble New Zealand hvite kaniner (2,5-5,5 kg) brukt.
MERK: Vår standardteknikk for å lage den venøse posen ekte arterielle bifurkasjonsaneurismer hos kaniner ble publisert i 2011, og en tilpasning for gigantiske aneurismer ble publisert i 201612,13. Vi oppsummerer disse teknikkene og fremhever viktige trinn for modifikasjon av gigantiske aneurismer.
1. Preoperativ fase
- Administrer ketamin (30 mg/kg) og xylazin (6 mg/kg) via perilumbar intramuskulær injeksjon for generell anestesi. Intuber deretter kaninen (rørdiameter: 4 mm, lengde: 18 mm; denne størrelsen kan variere avhengig av dyrets størrelse), og fortsett med gassbedøvelse (2% isofluran). Overvåk dybden av anestesi med en tåklemme hvert 15. minutt, og juster om nødvendig.
- Barber området fra kjevevinkelen ned til brystkassen ved hjelp av klippemaskiner. Desinfiser operasjonsområdet ved hjelp av minst tre alternerende runder med klorhexidin eller povidon-jodskrubb etterfulgt av alkohol. Draper operasjonsstedet.
2. Kirurgisk fase I
- Snitt huden langs midtlinjen fra kjevevinkelen ned til manubrium sterni ved hjelp av en skalpell. Utfør stump disseksjon i subcutis.
- Bytt til kirurgisk mikroskop. Dissekere et 2-3 cm langt grenløst segment av venstre ytre jugularven. Påfør 4% papaverin dråpevis gjentatte ganger på karene for å forhindre vasospasme og eventuelt tilsett 5 mg / ml neomycinsulfat dråpevis for infeksjonskontroll.
- Høst venesegmentet etter proksimal og distal ligering ved bruk av 6-0 ikke-resorberbare suturer. Sett venesegmentet i en heparinisert saltoppløsning (1000 IE heparin i 20 ml 0,9% saltvann og 1 ml 4% papaverin HCl)13.
3. Kirurgisk fase II
- Forbered begge CCAene ved å dissekere dem fra carotisbifurkasjonen ned til opprinnelsen. Se nøye på mediale arterielle grener, som forsyner larynx, trakeal og nevrale strukturer.
- Administrer 1000 IE heparin intravenøst.
- Påfør et temporalt mikrokirurgisk klipp i den distale enden av høyre CCA.
- Ligat og kutt høyre CCA proksimalt rett over brakiocephalic stammen ved hjelp av polyfilament 6-0 ikke-resorberbare suturer.
- Bruk et sterilt stykke gummi (f.eks. fra en hanske) som underlag for å lette prosedyren. Fjern adventitia på anastomosestedet til begge karene med anatomisk mikrotang og mikrosaks. Klipp anastomosestedet til venstre CCA distalt og proksimalt13.
4. Kirurgisk fase III
- Lag en arteriotomi ved venstre CCA i henhold til størrelsen på den planlagte anastomosen med høyre CCA og veneposen. Bestem lengden på arteriotomi ved diameteren av den kontralaterale halspulsåren (ca. 2 mm) sammen med størrelsen på den planlagte aneurysmhalsen.
MERK: Størrelsen er like fleksibel som mulige aneurisme størrelser og nakke størrelser av denne universelle aneurisme modell. Minimumsstørrelsen bør ikke være mindre enn 3 mm og kan være opptil maksimalt ca. 15 mm. - Rengjør aneurysmstedet med heparinisert saltvann (ca. 5 ml). Bruk fire til fem ikke-resorberbare 10-0 monofilamentsuturer, og sutur den bakre omkretsen av høyre CCA-stubb med den tidligere beskrevne arteriotomien til venstre CCA.
- Klipp stubben til høyre CCA i lengderetningen til en lengde på 1-1,5 cm. Anastomose den bakre delen av veneposen med arteriotomi av venstre CCA ved bruk av 10-0 suturer. Sutur deretter baksiden av veneposen med bakre vegg av høyre CCA med tre til fire suturer.
- Sutur den fremre anastomosen i samme rekkefølge.
- Slipp det tidsmessige klippet til høyre CCA. Vanligvis lekker anastomosen. Bruk dette til å vaske ut luft og blodpropp.
- Forsegl anastomosen med fett avledet fra det subkutane vevet i kirurgisk tilnærming og fibrinlim.
- Lukk fascia med 4-0 ikke-resorberbare suturer. Utfør sårlukkingen med 4-0 resorberbare suturer13.
5. Postoperativ fase
- Administrer 10 mg/kg acetylsalisylsyre intravenøst.
- Oppnå postoperativ analgesi med et transdermalt fentanylplaster (12,5. μg/time) i det barberte området i3 dager 13.
MERK: Rådfør deg med anleggets veterinær om passende
analgesi alternativer. - Oppnå postoperativ antikoagulasjon ved å administrere 100 IE/kg lavmolekylært heparin daglig subkutant i 2 uker.
Representative Results
I 2011 publiserte vi en forbedret teknikk for venøs posearteriell bifurkasjonsmodell for opprettelse av aneurismer hos kaniner16. Gjennomsnittlig aneurismelengde var 7,9 mm, og gjennomsnittlig halsbredde var 4,1 mm. Ved å bruke avbrutt sutur og aggressiv antikoagulasjon kunne vi oppnå 0 % dødelighet og patency i 14 av 16 aneurismer. Denne teknikken ble deretter tilpasset for opprettelsen av gigantiske aneurismer, og beregningsfluiddynamikk og biomekanisk testing ble utført i 201614. I denne studien ble anestetologisk behandling også endret fra bruk av ventilasjonsmasker til intubasjon på grunn av tilgjengeligheten av en erfaren veterinær. Dette representerer et kritisk skritt i vår erfaring, da intubasjon av en kanin kan være vanskelig og føre til høy preoperativ dødelighet. Videre ble postoperativ antikoagulasjon med lavmolekylært heparin redusert fra 250 IE/kg til 100 IE/kg. Med dette regimet kunne vi oppnå 0% dødelighet og patency i 11 av 12 aneurismer. Aneurysmlengdene var 21,5-25,6 mm, med halsbredder fra 7,3-9,8 mm. Detaljerte resultater fra denne studien er vist i tabell 1. Videre ble disse aneurismene brukt til evaluering av endovaskulære enheter. Et bilde av en stentassistert embolisert kjempeaneurisme etter aneurismeuthenting er vist i figur 1.
Figur 1 Bilde av en stentassistert embolisert kjempeaneurisme etter uthenting av aneurisme. 1 venstre CCA, stented foreldrekar; 2 høyre CCA, moderfartøy; + embolisert aneurisme sac. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
| Aneurisme nr. | Patency | Diameter på foreldrearterien [mm] | Lengde [mm] | Halsbredde [mm] | Kuppelbredde [mm] | Aspekt-ratio [-] |
| 2 | Nei | -- | -- | -- | -- | -- |
| 1 | Ja | 2.4 | 23.4 | 7.7 | 9.9 | 3 |
| 3 | Ja | 2.2 | 25.1 | 8.7 | 10.3 | 2.9 |
| 4 | Ja | 2.5 | 23.5 | 9.8 | 10.6 | 2.4 |
| 5 | Ja | 2.8 | 24.8 | 8.6 | 9.8 | 2.9 |
| 6 | Ja | 2.5 | 21.5 | 9.8 | 9.3 | 2.2 |
| 7 | Ja | 2.2 | 24.2 | 7.9 | 10.5 | 3.1 |
| 8 | Ja | 2.3 | 25.6 | 9.3 | 10.2 | 2.8 |
| 9 | Ja | 2.4 | 22.1 | 7.3 | 10 | 3 |
| 10 | Ja | 2.2 | 25.6 | 8.9 | 9.7 | 2.9 |
| 11 | Ja | 2.3 | 23.4 | 9.7 | 11.1 | 2.4 |
Tabell 1: Aneurysmdata generert for beregningsfluiddynamikk og biomekanisk testing. De oppdaterte og detaljerte resultatene av 11 aneurysmer opprettet i 2016 er vist. Denne tabellen er modifisert fra Sherif et al.14.
Discussion
Det er noen kritiske trinn for å sikre reproduserbarheten av protokollen beskrevet ovenfor. Omhyggelig fjerning av trombogent periadventitialvev på anastomosestedet er essensielt13. Man må sørge for at anastomosen er spenningsfri og har så få suturer som mulig. For gigantiske aneurismer er det viktig å begynne med baksiden av anastomosen. Dette gir bedre sikt og kontroll for de mest utfordrende suturene sammenlignet med tidligere foreslåtte prosedyrer17,18,19.
I motsetning til aneurismer av normal størrelse, er nøkkelfaktoren for henting av venøs pose den omhyggelige forberedelsen av et 2-3 cm langt venesegment. Det er avgjørende å dissekere alle de små sidegrenene i den ytre halsvenen for å kunne ligere dem trygt. Under suturering av anastomosene bør direkte kontakt med karene unngås ved å la endene av enkeltsuturene være litt lenger. Bare disse frie suturendene skal gripes med tangen for å flytte aneurysmkomplekset. Denne tekniske detaljen hjelper til med bruk av en berøringsfri teknikk med karene, som er et generelt prinsipp i vaskulær mikrokirurgi. En annen utfordring, sammenlignet med aneurismer av normal størrelse, er nedsatt syn på baksiden av fartøyets aneurismekompleks forårsaket av den gigantiske aneurysmsekken. Dette kan føre til økte tekniske problemer på baksiden av anastomosen. Etter å ha fullført anastomosen er det nødvendig med lengre skylletid på grunn av høyere sannsynlighet for trombusdannelse i kjempeaneurismesekken. Man bør være oppmerksom på lekkasjer, da de er svært vanlige. Hvis de ikke er forseglet med fettputen, bør ytterligere suturer utføres.
En begrensning er bruken av en ekstrakranial aneurisme som en modell for intrakranial patologi. Videre er det behov for høye mikrokirurgiske krav og velutstyrte laboratorier for vellykket implementering av denne protokollen. Kaniner er også følsomme dyr, og godt dyrehold er avgjørende for overlevelse.
Den presenterte modellen gir flere fordeler i forhold til dagens mye brukte modeller. Den mest utbredte nåværende modellen for cerebrale aneurismer er elastasemodellen. For denne modellen har imidlertid biomekanisk testing av aneurysmveggegenskapene aldri blitt utført. Derfor er den biomekaniske sammenlignbarheten av denne modellen med menneskelige forhold uklar. Tvert imot er denne biomekaniske testingen tilgjengelig for vår foreslåtte modell, og viser god sammenlignbarhet med menneskelige forhold14. En annen betydelig fordel med denne foreslåtte modellen over elastasemodellen er den sanne bifurkasjonelle hemodynamikken18. Denne modellen er opprettet i en ekte kunstig opprettet bifurkasjon, mens den elastasefordøyde aneurysmsekken dannes i blindenden av CCA, som mer eller mindre etterligner en sidevegggeometri.
Frem til denne datoen var det nesten ingen andre gigantiske aneurismemodeller tilgjengelig. Imidlertid er disse modellene sterkt nødvendige for evaluering av nye endovaskulære enheter. Går gjennom litteraturen, har bare en hundemodell for gigantiske bifurkasjonsaneurismer blitt beskrevet20. Imidlertid viste hundens hemodynamikk og koagulasjonssystemet signifikante forskjeller i forhold til mennesker, mens kaninmodellen har vist sin overlegenhet med hensyn til sammenlignbarhet med mennesker14.
Nyutviklede endovaskulære enheter for aneurysmbehandling blir ofte testet i kaninmodeller. Vår tidligere publiserte venøse pose bifurkasjon aneurismer modell har blitt brukt til CE og FDA godkjenning av slike enheter 3,18. Imidlertid var en pålitelig og sammenlignbar dyremodell for gigantiske aneurismer hos kaniner ikke tilgjengelig før nylig. Hos mennesker har gigantiske aneurismer de høyeste nivåene av rekanalisering og forsinket brudd etter endovaskulær behandling. Derfor er nye endovaskulære enheter sterkt ønsket, og industrien har tatt opp behovet for en gigantisk aneurysmkaninmodell. En annen applikasjon er evalueringen av aneurysmveggen ved hjelp av høyfeltmagnetisk resonansbilder, som tar sikte på å identifisere potensielle risikofaktorer for brudd, for eksempel aneurysmveggdiameter eller kontrastforbedringsadferd22. Videre er det behov for langsiktige studier for å evaluere patenen til denne aneurysmmodellen over tid, samt studier som viser aneurysmoppførselen med strømningsavlederstenter og intrasakkulære strømningsavledere.
Disclosures
Forfatterne har ingen relevante økonomiske eller ikke-finansielle interesser å opplyse.
Acknowledgments
Vi er takknemlige for professor Heber Ferraz Leite, direktør for så mange internasjonale mikrokirurgiske workshops rundt om i verden, for hans fordomsfrie og verdifulle undervisningskultur.
Vi anerkjenner støtte fra Open Access Publishing Fund ved Karl Landsteiner University of Health Sciences, Krems, Østerrike. Denne studien ble finansiert av et tilskudd fra det vitenskapelige fondet til borgmesteren i Wien. Kostnaden for denne publikasjonen ble finansiert av Open Access Publishing Fund av Karl Landsteiner University of Health Sciences, Krems, Østerrike. Finansieringsorganene spilte ingen rolle i utformingen av studien, innsamlingen, analysen og tolkningen av dataene og manuskriptskrivingen.
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
- Molyneux, A. J., et al. International subarachnoid aneurysm trial (ISAT) of neurosurgical clipping versus endovascular coiling in 2143 patients with ruptured intracranial aneurysms: A randomised comparison of effects on survival, dependency, seizures, rebleeding, subgroups, and aneurysm occlusion. Lancet. 366 (9488), 809-817 (2005).
- Algra, A. M., et al. Procedural clinical complications, case-fatality risks, and risk factors inendovascular and neurosurgical treatment of unruptured intracranial aneurysms: A systematic review and meta-analysis. JAMA Neurology. 76 (3), 282-293 (2019).
- Laurent, D., et al. The evolution of endovascular therapy for intracranial aneurysms: Historical perspective and next frontiers. Neuroscience Insights. 17, (2022).
- Böcher-Schwarz, H. G., et al. Histological findings in coil-packed experimental aneurysms 3 months after embolization. Neurosurgery. 50 (2), 375-379 (2002).
- Sherif, C., Plenk, H. J., Grossschmidt, K., Kanz, F., Bavinzski, G. Computer-assisted quantification of occlusion and coil densities on angiographic and histological images of experimental aneurysms. Neurosurgery. 58 (3), 559-566 (2006).
- Massoud, T. F., Guglielmi, G., Ji, C., Viñuela, F., Duckwiler, G. R. Experimental saccular aneurysms. I. Review of surgically-constructed models and their laboratory applications. Neuroradiology. 36 (7), 537-546 (1994).
- Anidjar, S., et al.
- Wakhloo, A. K., Schellhammer, F., de Vries, J., Haberstroh, J., Schumacher, M. Self-expanding and balloon-expandable stents in the treatment of carotid aneurysms: An experimental study in a canine model. AJNR. American Journal of Neuroradiology. 15 (3), 493-502 (1994).
- 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).
- Shin, Y. S., et al. Creation of four experimental aneurysms with different hemodynamics in one dog. American Journal of Neuroradiology. 26 (7), 1764-1767 (2005).
- Abruzzo, T., et al. Histologic and morphologic comparison of experimental aneurysms with human intracranial aneurysms. AJNR. American Journal of Neuroradiology. 19 (7), 1309-1314 (1998).
- Sherif, C., Plenk, H. J. Quantitative angiographic and histopathologic evaluation of experimental aneurysms. American Journal of Neuroradiology. 32 (2), 33 (2011).
- Sherif, C., et al. Microsurgical venous pouch arterial-bifurcation aneurysms in the rabbit model: Technical aspects. Journal of Visualized Experiments. (51), e2718 (2011).
- Sherif, C., et al. Very large and giant microsurgical bifurcation aneurysms in rabbits: Proof of feasibility and comparability using computational fluid dynamics and biomechanical testing. Journal of Neuroscience Methods. 268, 7-13 (2016).
- 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).
- 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).
- Spetzger, U., et al. Microsurgically produced bifurcation aneurysms in a rabbit model for endovascular coil embolization. Journal of Neurosurgery. 85 (3), 488-495 (1996).
- Bavinzski, G., et al. Experimental bifurcation aneurysm: A model for in vivo evaluation of endovascular techniques. Minimally invasive neurosurgery. 41 (3), 129-132 (1998).
- 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).
- Ysuda, R., Strother, C. M., Aagaard-Kienitz, B., Pulfer, K., Consigny, D. A large and giant bifurcation aneurysm model in canines: proof of feasibility. American Journal of Neuroradiology. 33 (3), 507-512 (2012).
- 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).
- Sherif, C., Marbacher, S., Fandino, J. Computerized angiographic evaluation of coil density and occlusion rate in embolized cerebral aneurysms. Acta Neurochirurgica. 153 (2), 343-344 (2011).
