Summary
Her beskriver vi teknikken til mikrokirurgisk oprettelse af gigantiske bifurcationsaneurismer hos kaniner til evaluering af endovaskulære enheder.
Abstract
Kæmpe aneurismer er farlige læsioner, der kræver endovaskulær behandling, med høje satser for aneurisme rekanalisering og re-ruptur. Pålidelige in vivo-modeller er sjældne, men er nødvendige for at teste nye endovaskulære enheder. Vi demonstrerer de tekniske aspekter af oprettelsen af gigantiske bifurcation aneurismer i New Zealand hvide kaniner (2,5-5,5 kg). En 25-30 mm lang venøs pose tages fra den ydre jugular vene, og en bifurcation mellem begge halspulsårer skabes mikrokirurgisk. Posen sutureres i bifurcationen for at efterligne en kæmpe aneurisme. Denne protokol opsummerer vores tidligere offentliggjorte standardteknik til ægte arterielle bifurcationsaneurismer i venøse poser og fremhæver dens væsentlige modifikationstrin for gigantiske aneurismer. Ved hjælp af denne modificerede teknik var vi i stand til at skabe en dyremodel for gigantiske aneurismer med høj sammenlignelighed med mennesker med hensyn til hæmodynamik og koagulationssystemer. Desuden blev der opnået lav sygelighed og høj aneurismepatency. Den foreslåede gigantiske aneurismemodel giver en fremragende mulighed for at teste nye endovaskulære enheder.
Introduction
Endovaskulær embolisering er blevet et vigtigt alternativ til aneurismeklipning til behandling af bristede cerebrale aneurismer1. Den største ulempe ved denne behandlingsstrategi er de høje satser for aneurisme rekanalisering med forsinket aneurisme ruptur2. Store og gigantiske aneurismer har vist sig at være særligt tilbøjelige til disse komplikationer. Derfor udvikles der konstant nye endovaskulære enheder3. Modeller til eksperimentelle undersøgelser er afgørende for afprøvning af disse anordninger 4,5.
Humane cerebrale aneurismer er blevet undersøgt hos rotter, kaniner, hjørnetænder og svin 6,7,8. Imidlertid har kaninmodeller vist den bedste sammenlignelighed for mennesker med hensyn til hæmodynamik og koagulationssystemet 9,10,11,12. I den venøse pose arterielle bifurcation model hos kaniner sutureres en venøs pose til en mikrokirurgisk skabt ægte bifurcation af begge almindelige carotisarterier (CCA) for at efterligne en aneurisme13. Imidlertid var en ægte bifurcationsmodel for gigantiske aneurismer hos kaniner ikke tilgængelig indtil for nylig. De første resultater ved hjælp af beregningsvæskedynamik og biomekanisk test blev offentliggjort af vores gruppe i 201614.
Da gigantiske aneurismer repræsenterer udfordrende læsioner til behandling hos mennesker, og en pålidelig dyremodel er afgørende for deres forskning, præsenterer vi et kondenseret resumé af de forbedrede teknikker til oprettelse af gigantiske eksperimentelle aneurismer12,13. Fordelene ved at bruge denne metode er (i) den minimale sygelighed og høje aneurismepatensrater 14, høj sammenlignelighed for mennesker med hensyn til hæmodynamik og koagulationssystemet 9,10,11,12 og omkostningseffektivitet sammenlignet med hundemetoder, (ii) det sande bifurcationsdesign for en kæmpe aneurisme13, (iii) den gode hæmodynamiske sammenlignelighed af de skabte aneurismer vist ved beregningsvæskedynamik 14, og iv) de høje patencyrater på lang sigt15.
Protocol
Dyreforsøgene blev godkendt af instituttets dyreetiske komité på det institut, hvor denne undersøgelse blev udført. Til denne dyremodel blev New Zealand hvide kaniner (2,5-5,5 kg) brugt.
BEMÆRK: Vores standardteknik til oprettelse af venøse poser ægte arterielle bifurcation aneurismer hos kaniner blev offentliggjort i 2011, og en tilpasning til gigantiske aneurismer blev offentliggjort i 201612,13. Vi opsummerer disse teknikker og fremhæver vigtige trin til modifikation af gigantiske aneurismer.
1. Præoperativ fase
- Administrer ketamin (30 mg / kg) og xylazin (6 mg / kg) via perilumbar intramuskulær injektion til generel anæstesi. Intuberes derefter kaninen (rørdiameter: 4 mm, længde: 18 mm; denne størrelse kan variere afhængigt af dyrets størrelse) og fortsæt med gasbedøvelse (2% isofluran). Overvåg dybden af anæstesi med en tåklemme hvert 15. minut, og juster om nødvendigt.
- Barber området fra kæbens vinkel ned til brystkassen ved hjælp af klippere. Desinficer det kirurgiske område ved hjælp af mindst tre vekslende runder chlorhexidin eller povidon-jodskrubbe efterfulgt af alkohol. Drape det kirurgiske sted.
2. Kirurgisk fase I
- Skær huden langs midterlinjen fra kæbens vinkel ned til manubrium sterni ved hjælp af en skalpel. Udfør stump dissektion i subcutis.
- Skift til det kirurgiske mikroskop. Disseker et 2-3 cm langt grenløst segment af venstre ydre jugular vene. Påfør 4% papaverin dråbevis gentagne gange på karrene for at forhindre vasospasme og eventuelt tilføje 5 mg / ml neomycinsulfat dråbevis til infektionskontrol.
- Høst venesegmentet efter proksimal og distal ligering ved hjælp af 6-0 ikke-resorberbare suturer. Sæt venesegmentet i en hepariniseret saltopløsning (1.000 IE heparin i 20 ml 0,9% saltvand og 1 ml 4% papaverin HCI)13.
3. Kirurgisk fase II
- Forbered begge CCA'er ved at dissekere dem fra carotisbifurcationen ned til deres oprindelse. Hold øje med de mediale arterielle grene, som leverer larynx, trakeal og neurale strukturer.
- Administrer 1.000 IE heparin intravenøst.
- Påfør et tidsmæssigt mikrokirurgisk klip i den distale ende af højre CCA.
- Ligate og skær den højre CCA proximalt direkte over brachiocephalic bagagerummet ved hjælp af polyfilament 6-0 ikke-resorberbare suturer.
- Brug et sterilt stykke gummi (f.eks. fra en handske) som underlag for at lette proceduren. Fjern adventitia på anastomosestedet for begge skibe med anatomisk mikrotang og mikrosaks. Klip anastomosestedet for venstre CCA distalt og proximalt13.
4. Kirurgisk fase III
- Lav en arteriotomi ved venstre CCA i henhold til størrelsen af den planlagte anastomose med højre CCA og venøs pose. Bestem længden af arteriotomien med diameteren af den kontralaterale halspulsåre (ca. 2 mm) sammen med størrelsen af den planlagte aneurismehals.
BEMÆRK: Størrelsen er lige så fleksibel som de mulige aneurismestørrelser og halsstørrelser på denne universelle aneurismemodel. Minimumsstørrelsen bør ikke være mindre end 3 mm og kan maksimalt være ca. 15 mm. - Rengør aneurismestedet med hepariniseret saltvand (ca. 5 ml). Brug fire til fem ikke-resorberbare 10-0 monofilamentsuturer og sutur den bageste omkreds af den højre CCA-stub med den før beskrevne arteriotomi af venstre CCA.
- Skær stubben af højre CCA i længderetningen til en længde på 1-1,5 cm. Anastomose den bageste del af den venøse pose med arteriotomi af venstre CCA ved hjælp af 10-0 suturer. Sutur derefter bagsiden af den venøse pose med den bageste væg af højre CCA med tre til fire suturer.
- Sutur den forreste anastomose i samme rækkefølge.
- Slip det tidsmæssige klip til højre CCA. Normalt lækker anastomosen. Brug dette til at vaske luft og blodpropper ud.
- Forsegl anastomosen med fedt afledt af det subkutane væv i den kirurgiske tilgang og fibrinlim.
- Luk fascia ved hjælp af 4-0 ikke-resorberbare suturer. Udfør sårlukningen ved hjælp af 4-0 resorberbare suturer13.
5. Postoperativ fase
- Administrer 10 mg/kg acetylsalicylsyre intravenøst.
- Opnå postoperativ analgesi med et depotplaster (12,5 μg/time) i det barberede område i 3 dage13.
BEMÆRK: Kontakt facilitetsdyrlægen om passende
Analgesi muligheder. - Opnå postoperativ antikoagulation ved at administrere 100 IE/kg lavmolekylært heparin dagligt subkutant i 2 uger.
Representative Results
I 2011 offentliggjorde vi en forbedret teknik til venøs pose arteriel bifurcation model til dannelse af aneurismer hos kaniner16. Den gennemsnitlige aneurismelængde var 7,9 mm, og den gennemsnitlige halsbredde var 4,1 mm. Ved at bruge afbrudt sutur og aggressiv antikoagulation var vi i stand til at opnå 0% dødelighed og patency i 14 ud af 16 aneurismer. Denne teknik blev derefter tilpasset til oprettelsen af gigantiske aneurismer, og beregningsvæskedynamik og biomekanisk test blev udført i 201614. I denne undersøgelse blev den anestologiske styring også ændret fra brugen af ventilationsmasker til intubation på grund af tilgængeligheden af en erfaren dyrlæge. Dette repræsenterer et kritisk skridt i vores erfaring, da intubation af en kanin kan være vanskelig og føre til høje præoperative dødeligheder. Desuden blev den postoperative antikoagulation med lavmolekylært heparin reduceret fra 250 IE/kg til 100 IE/kg. Med dette regime var vi i stand til at opnå 0% dødelighed og patency i 11 ud af 12 aneurismer. Aneurismelængderne var 21,5-25,6 mm, med halsbredder fra 7,3-9,8 mm. Detaljerede resultater af denne undersøgelse er vist i tabel 1. Desuden blev disse aneurismer anvendt til evaluering af endovaskulære enheder. Et billede af en stentassisteret emboliseret kæmpe aneurisme efter aneurisme hentning er vist i figur 1.
Figur 1: Foto af en stentassisteret emboliseret kæmpeaneurisme efter aneurismehentning. 1 forlod CCA, stentede forældrefartøjer; 2 højre CCA, moderfartøj; + emboliseret aneurisme sæk. Klik her for at se en større version af denne figur.
| Aneurisme Nej. | Patency | Forældrearteriediameter [mm] | Længde [mm] | Halsbredde [mm] | Kuppelbredde [mm] | Aspect-ratio [-] |
| 2 | Nej | -- | -- | -- | -- | -- |
| 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 |
Tabel 1: Aneurismedata genereret til beregningsvæskedynamik og biomekanisk testning. De opdaterede og detaljerede resultater af 11 aneurismer oprettet i 2016 vises. Denne tabel er ændret fra Sherif et al.14.
Discussion
Der er nogle kritiske trin for at sikre replikabiliteten af protokollen beskrevet ovenfor. Den omhyggelige fjernelse af det trombogene periadventitielle væv på anastomosestedet er afgørende13. Man skal sikre, at anastomosen er spændingsfri og har så få suturer som muligt. For gigantiske aneurismer er det vigtigt at begynde med bagsiden af anastomose. Dette giver bedre syn og kontrol for de mest udfordrende suturer sammenlignet med tidligere foreslåede procedurer17,18,19.
I modsætning til aneurismer i normal størrelse er nøglefaktoren for hentning af den venøse pose den omhyggelige forberedelse af et 2-3 cm langt venesegment. Det er afgørende at dissekere alle de små sidegrener af den ydre jugularvene for sikkert at kunne ligere dem. Under suturering af anastomoserne bør direkte kontakt med karrene undgås ved at lade enderne af de enkelte suturer være lidt længere. Kun disse frie suturender skal gribes med tangen for at bevæge aneurismekomplekset. Denne tekniske detalje hjælper med brugen af en no-touch teknik med karrene, hvilket er et generelt princip i vaskulær mikrokirurgi. En anden udfordring, sammenlignet med aneurismer i normal størrelse, er det nedsatte syn på bagsiden af fartøjets aneurismekompleks forårsaget af den gigantiske aneurismesæk. Dette kan føre til øgede tekniske vanskeligheder på bagsiden af anastomose. Efter afslutning af anastomose er en længere skylletid nødvendig på grund af den højere sandsynlighed for dannelse af trombose inden for den gigantiske aneurismesæk. Man skal være opmærksom på lækager, da de er meget almindelige. Hvis de ikke er forseglet med fedtpuden, skal der udføres yderligere suturer.
En begrænsning er brugen af en ekstrakraniel aneurisme som model for intrakraniel patologi. Desuden er der behov for høje mikrokirurgiske krav og veludstyrede laboratorier for en vellykket gennemførelse af denne protokol. Kaniner er også følsomme dyr, og god dyrestald er afgørende for overlevelsesraten.
Den præsenterede model giver flere fordele i forhold til de nuværende udbredte modeller. Den mest udbredte nuværende model for cerebrale aneurismer er elastasemodellen. For denne model er biomekanisk test af aneurismevægegenskaberne imidlertid aldrig blevet udført. Derfor er den biomekaniske sammenlignelighed af denne model til menneskelige forhold uklar. Tværtimod er denne biomekaniske test tilgængelig for vores foreslåede model, der viser god sammenlignelighed med menneskelige forhold14. En anden væsentlig fordel ved denne foreslåede model i forhold til elastasemodellen er den sande bifurcational hæmodynamik18. Denne model er skabt i en ægte kunstigt skabt bifurcation, mens den elastasefordøjede aneurismesæk dannes i CCA's blindgyde, der mere eller mindre efterligner en sidevægsgeometri.
Indtil denne dato var der næsten ingen andre gigantiske aneurismemodeller tilgængelige. Disse modeller er imidlertid stærkt nødvendige til evaluering af nye endovaskulære enheder. Går gennem litteraturen, er kun en hundemodel for gigantiske bifurcation aneurismer blevet beskrevet20. Imidlertid viste hundens hæmodynamik og koagulationssystemet signifikante forskelle i forhold til mennesker, mens kaninmodellen har vist sin overlegenhed med hensyn til dens sammenlignelighed med mennesker14.
Nyudviklede endovaskulære enheder til aneurismebehandling testes almindeligvis i kaninmodeller. Vores tidligere offentliggjorte model for bifurcation aneurismer i venøse poser er blevet brugt til CE- og FDA-godkendelse af sådanne enheder 3,18. Imidlertid var en pålidelig og sammenlignelig dyremodel for gigantiske aneurismer hos kaniner ikke tilgængelig indtil for nylig. Hos mennesker har gigantiske aneurismer de højeste rekanaliseringshastigheder og forsinket brud efter endovaskulær behandling. Derfor er nye endovaskulære enheder presserende ønsket, og industrien har bragt behovet for en kæmpe aneurisme kaninmodel op. En anden anvendelse er evalueringen af aneurismevæggen ved hjælp af magnetisk resonansbilleddannelse med højt felt, som sigter mod at identificere potentielle risikofaktorer for brud, såsom aneurismevægdiameter eller kontrastforbedringsadfærd22. Desuden er der behov for langsigtede undersøgelser for at evaluere patency af denne aneurismemodel over tid, samt undersøgelser, der viser aneurismeadfærd med flowafledningsstents og intrasakkulære flowafledere.
Disclosures
Forfatterne har ingen relevante økonomiske eller ikke-finansielle interesser at afsløre.
Acknowledgments
Vi er taknemmelige for professor Heber Ferraz Leite, direktør for så mange internationale mikrokirurgiske workshops rundt om i verden, for hans fordomsfri og værdifulde undervisningskultur.
Vi anerkender støtte fra Open Access Publishing Fund fra Karl Landsteiner University of Health Sciences, Krems, Østrig. Denne undersøgelse blev finansieret af et tilskud fra Wiens borgmesters videnskabelige fond. Omkostningerne ved denne publikation blev finansieret af Open Access Publishing Fund ved Karl Landsteiner University of Health Sciences, Krems, Østrig. Finansieringsorganerne spillede ingen rolle i udformningen af undersøgelsen, indsamlingen, analysen og fortolkningen af dataene og skrivningen af manuskriptet.
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).
