Trainieren eines Sophisticated mikrochirurgische Technik: Interposition der Vena jugularis externa Graft in der Arteria carotis communis bei Ratten
11. November 2012
Neointimahyperplasie ist die primäre Ursache von Stenosen in arterialisierte Adern. Wir schlagen ein neues Protokoll, wobei der rechte äußere Jugularvene gepfropft mit der Manschette Technik in der Arteria carotis communis von Sprague Dawley Ratten. Die Überlebensrate betrug 100% zum Zeitpunkt des Opfers.
Die neointimale Hyperplasie ist eine der Hauptursachen für Stenosen in arteriell umgebauten Venen, die bei koronaren Bypass-Operationen, peripheren arteriellen Bypass-Operationen sowie bei arteriovenösen Fisteln und Venenprothesen verwendet werden. Die Interposition in die Arteria carotis communis wurde in mehreren Forschungsprojekten durchgeführt, um die Ätiologie der neointimalen Hyperplasie sowie aktuelle therapeutische Ansätze zu deren Behandlung zu untersuchen. Konventionelle mikrochirurgische Techniken unter Verwendung von Kleintiermodellen sind jedoch kompliziert, frustrierend und erfordern eine übermäßige Zahl an Versuchstieren, was die gesamte Prozedur erschwert.
Dieses Video veranschaulicht einen ausführlichen Operationsprotokoll, der es einem Anfänger-Chirurgen erleichtert, die Schnitttechnik und die Venentransplantation zu erlernen. Interposition in der Arteria carotis communis: 21 weibliche Sprague-Dawley-Ratten von einem kommerziellen Züchter wurden in drei gleich große Gruppen eingeteilt, die am Tag 21, 42 bzw. 84 operiert und getötet wurden. Die Allgemeinanzästhesie der Tiere wurde mittels einer Plexiglasbox eingeleitet, die mit einem Anästhesiegerät verbunden war, das auf eine Sauerstoffflussrate von einem Liter pro Minute und einen Halothanverdampfer mit 5 % anästhetischem Gas eingestellt war.
In dieser Abbildung sehen Sie die Wissenschaftler vor der Durchtrennung des rechten Musculus sternocleidomastoideus. Die Vena jugularis externa ist hier dargestellt. Hier sehen Sie die Wissenschaftler nach der Durchtrennung des rechten Musculus sternocleidomastoideus, wobei die rechte Arteria carotis communis und der rechte Nervus vagus freigelegt sind.
Während des folgenden Vorgangs werden die Anastomosen mithilfe der Manschetten-Technik durchgeführt. Die Manschetten werden manuell aus einem Kunststoffrohr hergestellt, das in einer Länge von drei Millimetern geschnitten wird. Diese Manschetten bestehen aus einem tubulären Manschettenkörper, der das gesamte Volumen des Kunststoffrohrs umfasst, sowie einem Manschettengriff, der aus der Hälfte des Manschettenvolumens besteht.
Sowohl der Manschettenkörper als auch der Manschettengriff sind gleich lang. Die Manschette wird über die Arteria carotis communis gezogen. Das Gefäß und der Manschettengriff können gemeinsam mit einer Mini-Bulldog-Klemme sicher fixiert werden.
Anschließend wird das Gefäß abgelenkt und über die Außenseite des Cuff-Körpers gezogen. Danach wird es mit einer Seidenligatur fixiert. Auf diese Weise wird das Lumen der Hülse mit Endothel bedeckt.
Das Venentransplantat kann über beide ausgeschnittenen Stümpfe der Arteria carotis communis geschoben und mit einer Seidenligatur fixiert werden. Um die Bildung eines Thrombus, insbesondere an der distalen Anastomose, zu verhindern, ist es entscheidend, die Ligatur des Venentransplantats unmittelbar neben dem Manschettenrand anzubringen, um zu vermeiden, dass das Blut mit der Ligatur in Kontakt kommt, die die Arterie fixiert. Ein 2,5 cm langer medianer zervikaler Schnitt wird direkt oberhalb des Sternums lateral zum sternokleidomastoideen Muskel angelegt. Man erkennt die breite Vena jugularis externa, die vollständig von dem umgebenden Gewebe abpräpariert ist.
Hier sehen Sie die vollständig mobilisierte Vena jugularis externa, wobei die venösen Seitenäste mit sieben Seidennähten ligiert wurden. Der sternale Muskelabschnitt des Musculus sternozygomaticus ist hier präpariert, nachdem der Musculus sternocleidomastoideus durchtrennt wurde. Sie können nun die rechte Arteria carotis communis sehen.
Die Arteria carotis communis wird sorgfältig präpariert, wobei darauf geachtet wird, die Arterie oder den Nervus vagus nicht zu komprimieren. Nun ist die Arteria carotis communis über ihre gesamte Länge sichtbar. Anschließend wird sie mittig mit zwei Sieben-Null-Seidenligaturen doppelt ligiert. Danach wird die Arteria carotis communis genau zwischen den beiden Ligaturen durchtrennt.
Ein Nylonkonus, bestehend aus einem Körper und einem Griff, wird dann über das distale Ende der Arteria communis keratin gestülpt, wobei sich der Griff des Konus hinter dem Gefäß befindet. Anschließend wird das konusbedeckte distale Ende der Arteria communis keratin mit einer Mini-Bulldog-Klemme direkt über dem Griff des Konus festgeklemmt. Dies gewährleistet Stabilität.
Anschließend wird die Arterie direkt hinter der Ligatur durchtrennt, wobei der resultierende arterielle Stumpf genauso lang wie der Manschettenkörper sein sollte. Das arterielle Lumen wird mit Heparin-Salzlösung gespült. Danach wird die Ligaturschleife beiseitegelegt.
Danach wird der arterielle Stumpf nach oben gezogen und wie eine Hülle über den Manschettenkörper geschoben. Anschließend wird die Ligaturschlinge festgezogen und verknotet, um zu verhindern, dass die Arterie aus ihrer Hülle herausrutscht. Wir verwenden einen Trick, bei dem sowohl die Arterienwand als auch die Naht gleichzeitig mit einer Pinzette eingeklemmt werden, und die linke Pinzette den Knoten macht.
Dann wird das gleiche Verfahren für den proximalen arteriellen Stumpf wiederholt, indem die Manschette über das proximale Ende der umfassten gemeinsamen Keratinarterie geschoben wird: Abklemmen, Durchtrennen der Arterie, Spülen, Aufsetzen der Ligaturschlaufe über den arteriellen Stumpf, Überstreifen des arteriellen Stumpfes über die Manschette und abschließendes Zuziehen der Ligaturschlaufe. Ein ein Zentimeter langes Segment der abgeklemmten Vena jugularis externa wird entfernt. Die beiden mit Manschetten versehenen Arterien liegen zu weit auseinander, als dass die venöse Zwischeninterposition die korrekte Distanz für das Verfahren ermöglichen könnte.
Ein dreifacher Vicryl-Faden wird um jede Mini-Bulldog-Klemme geschlungen, und beide Fäden werden gekreuzt. Anschließend werden die Fäden in entgegengesetzte Richtungen gezogen, wodurch eine korrekte Positionierung der trichterförmigen arteriellen Stümpfe ermöglicht wird. Spülen mit Heparin-Salzlösung.
Nachdem die Naht um die geschälte distale Keratinarterie geschlungen wurde, wird ein Ende des umgestülpten und gespülten Venensegments über die Manschette der distalen Keratinarterie geschoben. Anschließend wird die Naht in der korrekten Position verknotet. Dabei ist darauf zu achten, dass die Ligatur den gesamten Umfang des Venentransplantats umfasst.
Jetzt wird das Venensegment erneut mit Heparin-Salzlösung gespült, und das andere Ende des Venensegments wird über den proximalen Keratin-Arterienstumpf geschoben. Anschließend wird die Ligatur vervollständigt. Hier sehen Sie die vollständige venöse Interponatgraft.
Danach werden die beiden Mini-Bulldog-Klammern entfernt, zuerst die distale und dann die proximale. Schließlich ist das arterielle venöse Interponatgraft korrekt positioniert.
Ein Pulsieren ist in der Arteria carotis communis und im venösen Transplantat zu erkennen. Nach dem Entfernen der Klammern zur Wundverschlussanlage wird ein subkutane fortlaufende Naht mit Vycril 4-0 angelegt, wobei für den kutanen fortlaufenden Naht Vycril 3-0 verwendet wird. Die Tiere erholten sich auf flachem Papieruntergrund unter einer Infrarot-Wärmelampe.
Die Tiere erhielten postoperativ Natriumchlorid-Norphin in einer Konzentration von 0,03 bis 0,05 Milligramm pro Kilogramm Körpergewicht subkutan alle acht bis zwölf Stunden über zwei Tage; 100 % der Tiere überlebten bis zum Zeitpunkt der Tötung. Zudem betrug die Bypass-Patenzrate 60 % bei den ersten 10 operierten Tieren und 82 % bei den verbleibenden 11 Tieren. Der Blutfluss zum Zeitpunkt der Tötung betrug acht plus/minus drei Milliliter pro Minute.
Mithilfe der Manschetten-Technik können Gefäße mit unterschiedlichen Lumendurchmessern anastomosiert werden. Es ist wichtig, den gesamten Umfang der mit einer Manschette versehenen und der TED-Gefäße abzubinden, um Blutungen nach der Reperfusion zu vermeiden. Um die Bildung eines Thrombus, insbesondere an der distalen Anastomose, zu verhindern, muss die Venentransplantatbindung sehr nahe am Rand der Manschette befestigt werden, damit das Blut nicht mit der Ligatur in Kontakt kommt, die die Arterie an ihrer Position hält.
Dieses Modell eignet sich sehr gut zur Simulation der Hämodynamik bei hoher Blutgeschwindigkeit und niedrigem Scherstress sowie zur Untersuchung der Mechanismen, die die Entwicklung einer neointimalen Hyperplasie beeinflussen. Im Gegensatz zu dem Verfahren, bei dem die Vena cava als Transplantat verwendet wird, reduziert diese Autotransplantation unter Verwendung der Vena jugularis externa als Graft die erforderliche Anzahl experimenteller Tiere um die Hälfte. Letztendlich ist die Interposition eines Transplantats aus der Vena jugularis externa in die Arteria carotis communis eine anspruchsvolle mikrochirurgische Technik.
Dieses Video hilft dem Sonata-Chirurgen, diese Technik in kürzester Zeit zu beherrschen, mit einem geringeren Verbrauch an Versuchstieren. Dieses Modell ist ein hervorragendes Mittel für angehende Chirurgen, um die Manschetten-Technik zu üben, die derzeit bei der Transplantation solider Organe an Kleintieren angewendet wird.
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Übersicht
Diese Studie stellt ein neuartiges Protokoll zur Transplantation der rechten äußeren Vena jugularis unter Verwendung der Manschetten-Technik in die Arteria carotis communis von Sprague-Dawley-Ratten vor. Der Ansatz zielt darauf ab, das chirurgische Vorgehen zu vereinfachen und die Ergebnisse im Hinblick auf die neointimale Hyperplasie zu verbessern, einer Hauptursache für Stenosen in artifiziellen Venen.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Gefäßchirurgie
- Tiermodelle
Hintergrund
- Die neointimale Hyperplasie trägt zur Stenose in arteriell umgebauten Venen bei.
- Aktuelle mikrochirurgische Techniken sind komplex und erfordern einen erheblichen Einsatz von Versuchstieren.
- Das Verständnis der Ätiologie der neointimalen Hyperplasie ist entscheidend für die Entwicklung therapeutischer Strategien.
- Die Interposition in der Arteria carotis communis wurde in verschiedenen Studien untersucht.
Zweck der Studie
- Eine vereinfachte chirurgische Vorgehensweise für Venentransplantationen demonstrieren.
- Die Überlebensrate transplantierten Venen in einem Rattenmodell verbessern.
- Ein detailliertes Lehrvideo für Chirurgen in der Ausbildung bereitstellen.
Verwendete Methoden
- Verwendung der Manschettentechnik für die Anastomose bei Sprague-Dawley-Ratten.
- Die Allgemeinanaesthesie wurde mittels einer aus Plexiglas bestehenden Box, die mit einem Anaesthesiegerät verbunden war, durchgeführt.
- Detaillierte chirurgische Schritte wurden veranschaulicht, einschließlich der Vorbereitung der Vena jugularis externa und der Arteria carotis communis.
- Die postoperative Versorgung und Überwachung der Transplantatvitalität wurden durchgeführt.
Hauptergebnisse
- Die Überlebensrate der transplantierten Venen betrug zum Zeitpunkt der Tötung 100 %.
- Die Manschetten-Technik ermöglichte eine erfolgreiche Anastomose.
- Nach der Operation wurde eine Pulsation sowohl in der Arteria carotis communis als auch im venösen Transplantat beobachtet.
- Detaillierte Beobachtungen des chirurgischen Vorgangs wurden zu Lehrzwecken dokumentiert.
Schlussfolgerungen
- Das vorgeschlagene Protokoll vereinfacht das chirurgische Vorgehen bei der Venentransplantation.
- Hohe Überlebensraten deuten auf die Wirksamkeit der Manschetten-Technik hin.
- Diese Studie stellt eine wertvolle Ressource zur Ausbildung von Anfängern in der vaskulären Chirurgie dar.
Häufig gestellte Fragen
Aussagekräftige Branchenrelevanz
Dieses mikrochirurgische Protokoll befasst sich mit einer zentralen Herausforderung der Gefäßforschung: der Modellierung der neointimalen Hyperplasie in arterialisierten Venentransplantaten, einer Hauptursache für Stenosen bei koronaren und peripheren Bypass-Operationen sowie arteriovenösen Fisteln. Durch die Vereinfachung der Interposition der Vena jugularis externa in die Karotis der Ratte mithilfe der Cuff-Technik reduziert das Verfahren den Tierverbrauch und verbessert die Standardisierung des Vorgehens. Dies unterstützt die präklinische Zielvalidierung und die mechanistische Risikominimierung bei der Entwicklung kardiovaskulärer Therapien.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Überprüfung therapeutischer Hypothesen im Zusammenhang mit der Pathogenese der neointimalen Hyperplasie in arteriell umgestellten Transplantaten.
- Operativer Wert: Bietet ein reproduzierbares Nagetiermodell zur Untersuchung von Signalwegen der vaskulären Remodelierung, ohne Spendertiere erforderlich zu machen.
Screening und Assay-Entwicklung
- Wissenschaftlicher Wert: Erzeugt quantifizierbare Endpunkte wie die Bypass-Patenzrate (60–82 %) und den Blutfluss (8±3 mL/min) zur Bewertung anti-hyperplastischer Substanzen.
- Operativer Wert: Standardisiert die chirurgische Vorbereitung, um die Reproduzierbarkeit des Assays über verschiedene Labore und Zeitpunkte hinweg (Tag 21, 42, 84) zu verbessern.
Translationale und präklinische Forschung
- Wissenschaftlicher Wert: Nachahmung der Hämodynamik mit hoher Blutgeschwindigkeit und geringer Scherspannung, wie sie in menschlichen arteriellen Bypass-Umgebungen relevant ist.
- Operativer Wert: Ermöglicht die longitudinale Beurteilung der Graft-Integrität zu mehreren Überlebenszeitpunkten, um risikoadjustierte Entscheidungen über die Weiterentwicklung zu unterstützen.
Pipeline- und Workflow-Integration
Die Methode fügt sich in den Übergang von der Entdeckung zur präklinischen Phase ein, indem sie ein krankheitsrelevantes System zur Untersuchung der Mechanismen der neointimalen Hyperplasie bereitstellt, die Leitstruktur-Identifizierung durch funktionelle Validierung vaskulärer Transplantate ermöglicht und die Verfeinerung präklinischer Modelle durch standardisierte chirurgische Durchführung unterstützt.
- Entdeckungsbiologie: Ermöglicht die Hypothesenprüfung zu molekularen Treibern der intimalen Hyperplasie in venösen Transplantaten, die arteriellem Druck ausgesetzt sind.
- Screening: Stellt assaysbereite Transplantate mit messbaren Durchgängigkeits- und Durchflusskennzahlen für Wirkstoff-Screening-Kampagnen bereit.
- Analytik: Zu den Ergebnissen zählen Überlebensrate des Transplantats, Durchgängigkeitsprozent und hämodynamischer Durchfluss, wodurch eine quantitative Vergleichbarkeit zwischen experimentellen Bedingungen ermöglicht wird.
- Translationale Forschung: Verwendet autologe Rattenvenentransplantate, um die humane arterielle Venenpathologie zu modellieren und verbessert so die translationale Kontinuität.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Etabliert einen standardisierten, lehrbaren chirurgischen Protokollablauf, der die Variabilität zwischen Anwendern verringert und mehrstandortfähige präklinische Programme unterstützt.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Verringert die mechanistische Unschärfe bei Modellen des Gefäßprothesenversagens, indem die gezielte Untersuchung der Auslöser der neointimalen Hyperplasie ermöglicht wird.
- Operativer Wert: Halbiert den Tierversuchseinsatz im Vergleich zu Vena-cava-Venenmodellen durch Auto-Transplantation und verbessert so die ethische und wirtschaftliche Effizienz.
- Strategischer Wert: Beschleunigt Go/No-Go-Entscheidungen in kardiovaskulären Programmen, indem ein frühzeitiges, vorhersagbares Vertrauen in die Prothesenleistung bereitgestellt wird.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht die risikobasierte Priorisierung von anti-stenotischen Therapien durch zuverlässige, quantifizierbare präklinische Endpunkte.
Durchführungsaspekte
- Erfordert mikrochirurgische Fachkenntnisse im Umgang mit Gefäßen, Anastomosetechniken und Ligaturmethoden.
- Hängt von spezialisierten Instrumenten ab, einschließlich Mini-Bulldog-Klammern, Pinzetten und Nahtmaterialien (7-0 Seide, 3-0 Vicryl).
- Erfordert eine standardisierte Schulung, um eine konsistente Vorbereitung der Manschette und Positionierung des Venentransplantats zwischen verschiedenen Operateuren sicherzustellen.
- Die Anpassung an andere Gefäßgrößen oder Modelle kann eine Neukalibrierung der Manschettenabmessungen und der Ligaturspannung erfordern.
- Die Langzeitpatenz über 84 Tage hinaus wurde nicht bewertet, was die Anwendbarkeit für die Modellierung chronischer Erkrankungen einschränkt.
