使用端对端吻合及实时数字评估技术在绵羊颈动脉中植入组织工程血管的逐步操作方案 体内 直至动物安乐处死。
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本文内容
摘要
摘要
组织工程血管（TEV）的发展得益于能够常规且有效地将TEV（直径为4-5 mm）植入大型动物模型。本文描述了一种逐步进行TEV移植以及对TEV和自体颈动脉进行实时数字化评估的操作方案。体内监测通过在手术时植入血流探头、导管和超声晶体（可记录植入的TEV及自体颈动脉的动态直径变化）来实现。一旦完成植入，研究人员即可计算动脉血流模式、有创血压和动脉直径，从而获得脉搏波速度、增强指数、脉压和顺应性等参数。整个实验过程中，数据采集均通过单一计算机程序完成分析。这些宝贵的数据为TEV基质重塑、其与自体/假手术对照组的相似性以及TEV在体内的整体性能提供了深入见解。
引言
组织工程血管（TEV）研发的主要目标是在缺乏自体血管的情况下提供一种替代自体移植物的方案，并减少供体部位的并发症。例如，在美国，每年进行的冠状动脉旁路移植手术已超过35万例，而理想的移植物来源仍是左内乳动脉、左前降支冠状动脉以及大隐静脉1。由于许多患有血管疾病的患者可能不具备适合用于自体移植的动脉或静脉，因此TEV的开发几十年来一直是研究的热点领域1-6。尽管新型TEV的工程化与优化已取得诸多进展，但关于植入TEV所采用的外科技术的报道却未受到同等关注。相反，TEV在动物模型中植入的具体操作方案在很大程度上仍由各研究团队自行决定。
以下手稿展示了如何通过端对端吻合的方法植入组织工程血管（TEV）。该手术方法通过采用特定的吻合缝合模式、稳定缝合技术、优化纵向张力以及添加in vivo监测仪器进行了优化。本方法还与以往使用的多种变异技术进行了对比。此外，该操作流程描述了如何在术后至取出移植物之前，获取动脉血压、TEV直径/顺应性以及TEV内血流速度等参数。这些数据的采集为TEV在重塑过程中的分析提供了不可或缺的信息。
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方案
注意：本方案已获得纽约州立大学布法罗分校动物护理与使用委员会的批准。
1. 术前准备
- 选用绵羊（多赛特杂交种，雌性，约1-3岁，体重40-60 kg）进行以下研究。术前3天开始口服环孢素A（200 mg/天）、阿司匹林（975 mg/天）和华法林（20-30 mg/天），并在所有研究期间持续给药。
- 确保绵羊在手术前禁食12小时（正常饲料为1.8 kg干草和0.4 kg谷物）。
- 使用蒸汽高压灭菌器在121 °C、15 psi条件下对所有外科器械灭菌30分钟。
- 手术前48小时将以下物品放入含对苯二甲醛的干燥器中：4 mm多普勒血流探头、1 mm超声晶体、留置动脉导管、延长管和42英寸Tygon管。
注：手术及灭菌所需相关医疗器械列表见表1。在此步骤中预先将器械置入Tygon管中，有助于节省手术时间。- 如适用，将探头、导管和晶体的每一端标记为左侧和右侧。
2. 手术操作
- 通过静脉注射（IV）给予地西泮（0.5 mg/kg）和氯胺酮（4 mg/kg）诱导绵羊麻醉。或者，可使用静脉注射替拉唑（Telazol）（4 mg/kg）。
- 使用内径为8.5–10.0 mm的带套囊气管导管进行经口插管....
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结果
已有超过30只绵羊接受了本报告中描述的组织工程血管（TEV）植入手术技术（已接受发表）9。在表2中总结了经过方案优化后最近开展的绵羊手术情况。所有绵羊在TEV植入后均顺利恢复，未出现危及生命的并发症。在部分动物中，观察到留置动脉导管尖端附近的自体动脉出现纤维化。尚未观察到因增加器械使用而导致炎症反应显著加重的情况。极少数情况下（18根导管中1根），导管导致TEV内血流受阻，该例阻塞发生于术后一个月。导管相关的轻微并发症包括动脉信号衰减和无法抽吸血液。在TEV研发研究中通常最常关注的数据包括通畅率、血流速率和血管顺应性。本方案表明，在整个实验过程中均可获取此类重要数据。尽管本报告重点在于获取血流速率、血管直径和动脉压数据，但仍可进一步计算顺应性、增强指数及脉搏波传导速度。
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讨论
本报告旨在提供一种可靠且可重复的操作流程，用于将感兴趣的组织工程血管（TEV）植入绵羊颈动脉。本模型所用动物的天然颈动脉厚度为0.5–0.75 mm，外径为4.5–5 mm。本文所述的外科手术技术已成功应用于植入不同几何尺寸的TEV，其厚度为0.25–1 mm，外径为4–5 mm，长度为4 cm，且在长达3个月（预定实验终点）的时间内均表现出良好的效果。该手术技术的应用使得数据采集更加简便且结果更为一致。
此外，能够实时测量参数的 体内 已有文献描述了重塑过程。在此模型中，可根据所需的不匹配程度、植入的组织工程血管（TEV）设计以及植入持续时间，成功使用不同直径的材料；此外，植入时间可延长至一年或更久。
该实验方案优化过程中最重要的进展之一，是采用间断缝合技术进行端对端吻合。本报告所采用的当前TEV设计在初期曾使用连续缝合技术进行端对端吻合，但导致较高的失败率（n=3）。其确切原因尚不明确，但可能与连续缝合在吻合部位造成的轻微狭窄或顺应性降低有关。在探索优化手术方法的过程中发现，文献中既往报道的手术技术描述较.......
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披露
无任何披露事项需要报告。
致谢
本研究由美国国家心肺研究所（R01 HL086582）和纽约干细胞科学基金（NYSTEM，合同号 C024316）资助，受助人为 S.T.A. 和 D.D.S。JoVE 视频中使用的插图由纽约州立大学布法罗分校医学插画师 John Nyquist 完成。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 压力传感器 | Becton Dickinson | P23XL-1 | 数量：1个以上（每条动脉使用1个）。 与充水隔膜圆顶配合使用。 |
| 放大器和换能器箱 | Gould | 5900 信号调节器笼 | 数量：1。 笼内应包含两个换能器和放大器。尽管此特定型号可能已停产，但其他具有BNC/模拟输出的市售压力换能器仍可与Sonometrics设备通信。 |
| T403 控制台配 TS420 血管周围流量计模块（x2） | Transonic Systems | T403 模块和 TS420（x2） | 数量：1。 测量每侧颈动脉血流的流量探头将连接至各 TS420 单元。 |
| 数字超声测量仪 | Sonometrics | TR-USB | 数量：1 |
| Flow Probe Precision S系列 4 毫米 | Transonic Systems Inc. | MC4PSS-LS-WC100-CM4B-GA | 数量：2 |
| 1 毫米 Sonometrics 晶体 | Sonometrics 系统 | 1R-38S-20-NC-SH | 数量：2-4个（每条动脉2个） |
| 用于植入的导管 | BD（Becton Dickinson） | 381447 | 数量：1个以上（每条动脉使用1个） 导管被剪断并固定至微孔管，使用导丝进行插入。 |
| Tygon 微孔管 | Norton Performance Plastics | (AAQ04127) S-54-HL 配方 | 裁剪至延长装置所需的长度 |
| 鲁尔接头短接管 | BD（Becton Dickinson） | 427564（20 号） | 数量：1个以上（每根动脉导管各需1个） |
| Surflo 注射塞 | Terumo | SR-IP2 | 数量：1个以上（每根动脉导管各需1个） |
| Meadox | 聚四氟乙烯（特氟龙）毛毡 | 19306 | 裁剪至所需尺寸。 我们研究中使用的PTFE毛毡已停产。然而，类似公司如 “外科补片” 提供等效产品。 |
参考文献
- Goldman, S., et al. Long-term patency of saphenous vein and left internal mammary artery grafts after coronary artery bypass surgery: Results from a Department of Veterans Affairs Cooperative Study. Journal of the American College of Cardiology. 44, 2149-2156 (2004).
- Achouh, P., et al.
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重印与许可
