Ce protocole permet la quantification in vivo de la compliance veineuse et de la distensibilité à l’aide du cathétérisme et de l’angiographie 3D comme procédure de survie, permettant une variété d’applications potentielles.
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Article de méthode
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Ce protocole permet la quantification in vivo de la compliance veineuse et de la distensibilité à l’aide du cathétérisme et de l’angiographie 3D comme procédure de survie, permettant une variété d’applications potentielles.
Les greffes vasculaires synthétiques surmontent certains défis des allogreffes, des autogreffes et des xénogreffes, mais sont souvent plus rigides et moins conformes que le vaisseau natif dans lequel elles sont implantées. L’appariement de la conformité avec le vaisseau natif est en train de devenir une propriété clé pour le succès de la greffe. La norme de référence actuelle pour évaluer la conformité des navires implique l’excision et les essais mécaniques biaxiaux ex vivo . Nous avons développé une méthode in vivo pour évaluer la compliance veineuse et la distensibilité qui reflète mieux la physiologie naturelle et prend en compte l’impact d’un changement de pression causé par l’écoulement du sang et par tout changement morphologique présent.
Cette méthode est conçue comme une procédure de survie, facilitant les études longitudinales tout en réduisant potentiellement le besoin d’utilisation d’animaux. Notre méthode consiste à injecter un bolus salin de 20 mL/kg dans le système vasculaire veineux, suivi de l’acquisition d’angiographies 3D avant et après le bolus pour observer les altérations induites par le bolus, en même temps que les mesures de pression intravasculaire dans les régions cibles. Nous sommes alors en mesure de mesurer la circonférence et la section transversale du vaisseau avant et après le bolus.
Avec ces données et la pression intravasculaire, nous sommes en mesure de calculer la compliance et la distensibilité avec des équations spécifiques. Cette méthode a été utilisée pour comparer la compliance et la distensibilité de la veine cave inférieure chez des moutons indigènes non opérés au conduit de moutons implantés avec un greffon de polytétrafluoréthylène expansé (PTFE) à long terme. Le vaisseau natif s’est avéré plus conforme et plus distensible que le greffon de PTFE à tous les endroits mesurés. Nous concluons que cette méthode fournit en toute sécurité des mesures in vivo de la compliance et de la distensibilité des veines.
Les patients présentant des anomalies cardiaques critiques nécessitent une chirurgie reconstructive. La plupart des opérations reconstructives nécessitent l’utilisation de matériaux prothétiques, y compris les greffes vasculaires. Les conduits potentiels pour combler cet espace comprennent des matériaux synthétiques ou biologiques. Initialement, les homogreffes étaient utilisées comme conduit de Fontan, mais ont depuis été abandonnées en raison d’une forte incidence de calcification et d’incidents de phase aiguë1. Actuellement, des greffes vasculaires synthétiques dérivées de polymères inorganiques sont utilisées. Il reste un défi que ces greffons sont moins conformes que le vaisseau natif dans lequel ils sont implantés et présentent des complications à long terme, telles que la sténose, l’occlusion et la calcification 1,2,3,4,5.
La structure des greffons vasculaires synthétiques se prête à la résistance mécanique à la traction, ce qui conduit à leur compliance invariablement plus faible par rapport au tissu natif2. La compliance vasculaire, qui définit le changement de volume du vaisseau par rapport à un changement de pression, sert d’indicateur de la réactivité d’un vaisseau aux charges mécaniques. La différence entre le matériau de greffe et les propriétés du vaisseau natif crée un décalage de conformité, dont il a été démontré qu’il perturbe les schémas de flux sanguins, entraînant des zones de recirculation et de séparation du flux 2,6,7,8,9. Ce phénomène modifie la contrainte de cisaillement sur la paroi endothéliale et induit une hyperplasie intimale 2,7,8,9. De telles réponses peuvent entraîner des complications liées au greffon, nécessitant le remplacement du greffon ou une nouvelle intervention6.
Comme la compliance vasculaire joue un rôle clé dans la détermination des résultats de la greffe, la mesure précise de cette propriété est essentielle. L’étalon-or actuel pour mesurer la compliance vasculaire est l’essai mécanique biaxial tubulaire ex vivo . Cette méthode consiste à exciser un greffon ou un vaisseau d’intérêt, à le connecter à des tubes en latex et à le pressuriser pour évaluer le comportement circonférentiel de contrainte-étirement à travers diverses pressions. La conformité est déterminée en comparant la pression avec une mesure du diamètre intérieur10. Cependant, les méthodes ex vivo présentent certains inconvénients. Lors de l’évaluation de la fonctionnalité des greffons implantés à l’aide de la méthode ex vivo , il est nécessaire de sacrifier les animaux et d’explanter les greffons, ce qui rend impossible la réalisation d’examens prolongés. C’est pourquoi nous avons développé un protocole de mesure de la conformité in vivo .
Notre groupe se concentre sur le développement de greffes vasculaires issues de l’ingénierie tissulaire (TEVG) pour la chirurgie de Fontan afin d’améliorer le syndrome d’hypoplasie du cœur gauche (HLHS). Les développements récents dans le domaine de la chirurgie cardiaque congénitale ont amélioré les résultats postopératoires, ce qui a entraîné un allongement de l’espérance de vie. Les propriétés à long terme et le succès du conduit vasculaire implanté sont donc de plus en plus cruciaux. Actuellement, il n’existe aucun modèle animal de HLHS, nous évaluons donc nos greffons dans un modèle accéléré de greffe d’interposition de la veine cave inférieure (IVC) chez les grands animaux. Bien que ce modèle ne tente pas de créer le flux de la circulation de Fontan, il récapitule efficacement les conditions hémodynamiques uniques. Notre utilisation récente de ce protocole in vivo a démontré des différences significatives dans l’observance des greffons entre nos greffons TEVG et les greffons conventionnels de polytétrafluoroéthylène expansé (PTFE)11. Comme cette étude précédente ne s’est pas concentrée sur la méthodologie, nous avons mené des expériences supplémentaires détaillant cette nouvelle méthode in vivo .
Nous avons implanté le greffon synthétique qui sert actuellement de norme de soins, composé de polytétrafluoroéthylène expansé (PTFE), chez des animaux d’étude sur des moutons du Dorset et l’avons comparé à la VCI native chez des animaux témoins naïfs en chirurgie. Ce protocole a été réalisé sur le groupe PTFE 5 à 7 ans après l’implantation d’un conduit en PTFE et sur des animaux témoins non opérés d’âges divers. Ainsi, dans les sections suivantes décrivant le protocole et les résultats représentatifs, nous nous référerons occasionnellement à la région d’intérêt comme, par exemple, la région médiane du greffon (midgraft) de la greffe d’interposition IVC.
Ce protocole nous permet d’analyser la conformité in vivo de la gaine en PTFE, connue pour être non conforme à long terme, avec la veine native. Nous avons choisi de comparer le matériau standard clinique, le PTFE, avec la veine native non opérée. Nous avons choisi un point temporel à long terme, car le conduit en PTFE est connu pour rester non conforme et est sujet à la calcification, ce qui réduit encore sa conformité11. Nous avons choisi d’effectuer toutes les comparaisons in vivo, car les changements hémodynamiques systémiques sont reflétés avec précision dans les mesures obtenues par des méthodes in vivo. À partir de cette comparaison, nous avons constaté que ce protocole est capable de confirmer la non-conformité du PTFE et d’obtenir des mesures de la compliance veineuse in vivo de manière sûre et reproductible. Cette méthode a été mise en œuvre avec succès dans une étude publiée pour démontrer des différences statistiquement significatives entre les conduits en PTFE et les greffes vasculaires issues de l’ingénierie tissulaire (TEVG) in vivo11.
L’objectif général de ce protocole est de calculer la compliance et la distensibilité de la CVI thoracique dans un modèle de grand animal ovin à l’aide de mesures in vivo provenant d’une procédure de survie. À cette fin, nous avons visualisé et mesuré les changements de circonférence et de section transversale de la CVI thoracique à un bolus de liquide. Nous avons mesuré simultanément le changement de pression intravasculaire et utilisé ces mesures pour calculer l’observance et la distensibilité. L’utilisation de l’imagerie angiographique 3D nous offre de multiples avantages, notamment la possibilité d’ajuster la vue de l’image après la capture pour nous assurer que nos mesures sont prises à partir d’une coupe transversale de la veine, ainsi que de mesurer plusieurs emplacements le long du vaisseau. Les trois zones d’intérêt de cette étude étaient la région du greffon moyen, ainsi que les deux sites d’anastomose adjacents du greffon de PTFE, et les zones comparables dans la VCI native. En menant des expériences in vivo, il est avantageux d’évaluer la fonctionnalité des greffons dans le flux sanguin réel et entourés de tissus et d’organes. On pense que les mesures obtenues par cette méthode reflètent la fonctionnalité réelle des greffons dans un organisme vivant.
Le protocole est divisé en six sections principales, notamment la préparation des moutons avant la procédure, le cathétérisme, la collecte des données de base avant le bolus, la collecte des données de l’étude, la récupération des animaux et l’analyse des données. Dans la section sur la préparation des animaux, nous abordons la sédation, le déclenchement de l’anesthésie et la mise en place de l’équipement de surveillance utilisé pendant la procédure de cathétérisme. Dans la deuxième section, nous expliquons le processus de mise en place des deux gaines de cathéter nécessaires à l’acquisition des données. Pour ce protocole, les deux gaines sont placées dans la veine jugulaire interne droite (VJI) pour permettre l’introduction de deux cathéters multipistes dans le vaisseau. L’un sera positionné dans la région d’intérêt pour enregistrer le changement de pression, et l’autre sera placé plus bas dans la veine pour l’injection de contraste. Une fois les cathéters placés, une angiographie 3D pré bolus de base est prise à des fins de comparaison. La collecte des données de l’étude commence par la préparation du bolus salin dans un système de poche pressurisé pour l’administration, l’enregistrement des pressions intravasculaires et la réalisation de l’angiographe 3D post-bolus. Nous décrivons ensuite le processus pour faciliter la récupération des moutons après le protocole. Enfin, nous discutons de la méthode permettant d’obtenir les images et les mesures transversales appropriées pour l’analyse et la comparaison statistique.
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Le protocole de l’étude a été approuvé par le comité institutionnel de soin et d’utilisation des animaux de l’Institut de recherche Abigail Wexner de l’hôpital pour enfants à l’échelle nationale (AR22-0004). Tous les animaux ont reçu des soins sans cruauté conformément au Guide pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire, publié par les National Institutes of Health.
1. Préparation des animaux
2. Cathétérisme

Figure 1 : panneau de commande. (A) Panneau de commande du système d’angiographie 3D (B) Pédales de fluoroscopie Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 2 : Cathétérisme chez l’animal. (A) Le site chirurgical clé, préparé pour le cathétérisme. (B) Technique pour visualiser la veine jugulaire interne droite (flèches noires). (C) Deux cathéters angiographiques multipistes sont placés dans la veine jugulaire interne droite (flèche bleue : mesure de la pression dans le greffon ; flèche rouge : injection de contraste dans la VCI abdominale ; flèche blanche : fils rigides). Abréviation : IVC = veine cave inférieure. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
3. Collecte des prédonnées

Figure 3 : Positionnement de l’arceau et amplitude de mouvement. (A) Positionnement du mouton pour le début de la procédure (B) Première position pour le programme d’angiographie 3D (C) Bras en C déplacé sur l’axe des x (D) Bras en C déplacé sur l’axe des Z (E) Bras en C complétant la rotation d’essai avec toute l’amplitude de mouvement. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
4. Administration du bolus salin et collecte des données
5. Récupération
6. Analyse des données
(1)
(2)
Figure 4 : Analyse des données dans la visionneuse DICOM. (A) Données brutes de l’angiographie 3D chargées dans le visualiseur DICOM. (B) La section sagittale du greffon. (C) La section coronale. (D) Une véritable section efficace est visualisée après ajustement de l’angle sur les sections sagittale et coronale. (E) L’outil crayon est utilisé pour tracer le contour du récipient cible afin d’effectuer des mesures de circonférence et de section transversale. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
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Nous avons réalisé avec succès cette procédure avec plus de 25 moutons. Il est important de noter qu’il n’y a eu aucun cas de morbidité et de mortalité lié à cette procédure. Tous les moutons ont présenté des récupérations simples. Ces résultats représentatifs ont été obtenus sur trois moutons implantés avec des greffes de PTFE et trois moutons indigènes non opérés. La figure 5 présente les mesures de pression intravasculaire prises sur les deux groupes d’animaux étudiés au cours du protocol...
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L’observance et la distensibilité sont des propriétés clés de la fonction des vaisseaux sanguins, servant d’indicateurs de complications et d’interventions potentielles. Il est important de quantifier et de comparer avec précision les changements de ces paramètres pour évaluer l’efficacité du greffon. Notre méthode in vivo surmonte les limites de l’analyse ex vivo et maintient des résultats comparables. En comparant nos données in vivo aux données ex vivo présentées par Blum et al., le...
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Cette étude a été commanditée en partie par Gunze Ltd.
Ce travail a été soutenu par le HL163065 et le W81XWH1810518 R01. Nous exprimons notre gratitude au personnel dévoué du Centre de recherche animale. Nous tenons également à exprimer notre gratitude à Carmen Arsuaga pour son expertise inestimable et ses soins vigilants tout au long de l’étude.
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| 0,035 » x 260 cm Rosen Curved Wire Guide | Cook Medical | G01253 | Guide pour le placement de maintien des cathles d’échange (Multi-pistes, IVUS, etc) |
| 0,035"x 150 cm Glidewire | Terumo | GR3507 | Guide pour cath JR |
| 0,9 % Chlorure de sodium Saline | Baxter Healthcare Corporation | Pharmacie NCH | Pour diluer la norépinphérine, surveillance de la pression |
| 10.0 Tube endotrachéal | Coviden | 86117 | Pour sécuriser les voies respiratoires |
| 16 G IV cathéter | BD | 382259 | Pour administrer des fluides et des anesthésiques |
| 22 G IV cathéter | BD | 381423 | Pour une pression artérielle invasive |
| 5Fr x .35" JR2.5 | Cook Medical ; | G05035 | Guide pour fil de rose |
| 70 % alcool isopropylique | Aspen Vet | 11795782 | Solution de nettoyage topique |
| 7Fr x 100 cm Multipiste | B. Braun | 615001 | Collecte de la pression, administration d’un contraste à un emplacement intravasculaire spécifique |
| 9Fr Gaine d’introduction | Terumo | RSS901 | Cathéter d’accès à travers la peau dans le vaisseau pour que les fils passent à travers la |
| cartouche ACT | Abbot Diagnostics | 03P86-25 | Temps de coagulation activé |
| Seringue angiographique avec pointe de remplissage | Guerbet | 900103S | Pour injecteur de contraste |
| Carafe à sac | Advance Medical Designs, LLC | 10-102 | Perforations sac salin pour verser et remplir un bol stérile avec du sérum physiologique |
| Butorphanol | Zoetis | Pharmacie NCH | Médicament sédatif : Concentration 10 mg/mL, Posologie 0,1 mg/kg |
| Pack de recherche sur le cathétérisme | Cardinal Health | SAN33RTCH6 | Pack de cathétérisme avec fournitures diverses |
| Cetacaine | Cetylite | 220 | Spray anesthésique topique |
| Chloraprep | BD | 930825 | Solution de nettoyage topique |
| Solution de chlorhexidine à 2 % | Vedco INC | VINV-CLOR-SOLN | Solution de nettoyage topique |
| Bandage extensible | conforme Coviden | 2232 | Enveloppe de cou pour éviter les saignements |
| Tubulure de raccordement | Deroyal | 77-301713 | Connecte l’orifice en T aux conduites de fluides/médicaments |
| Diazepam | Hospira Pharmaceuticals | NCH pharmacie Médicament | sédatif : Concentration 5 mg/mL, Posologie 0,5 mg/kg |
| Points de surveillance ECG | 3M | 2570 | |
| Kit d’administration de fluides | Alaris | 2420-0007 | |
| Kit de réchauffement des fluides | Carefusion | 50056 | |
| Hemcon Patch | Tricol Biomedical | 1102 | Patch pour l’hémostase |
| Héparine | Hospira, Inc | Pharmacie NCH | Angicoagulant : 1 000 unités USP/mL |
| Infinix-i INFX-8000C | Toshiba Medical Systems | 2B308-124EN*E | Système d’angiographie interventionnelle |
| Transducteur de | pression invasifMedline | 23DBB538 | Pour la pression artérielle invasive |
| Isoflurane | Baxter Healthcare Corporation | Pharmacie NCH | Anesthésique utilisé dans la salle de préparation |
| Kétamine | Hospira | Pharmaceuticals Pharmacie NCH | Médicament sédatif : Concentration 100 mg/mL, Posologie 4 mg/kg |
| Gelée lubrifiante | MedLine | MDS0322273Z | ET Lubrifiant pour tube |
| d’introduction de micropuncture | Cook Medical | G47945 | Accès par la peau dans le vaisseau |
| Aiguille et seringues | Cardinal Health | 309604 | Pour la sédation |
| Norepinpherine Bitartrate Injection, USP | Baxter Healthcare Corporation | NCH pharmacie | 1 mg/mL |
| Optiray 320 | Liebel-Flarsheim Company, LLC | NCH | pharmacie Contraste ; |
| Optixcare | Aventix | OPX-4252 | Lubrifiant cornéen |
| OsiriX MD | Pixmeo SARL-DICOM | Logiciel de visualisation et d’analyse | |
| Sac de perfusion de pression | Carefusion | 64-10029 | Pour maintenir la pression artérielle invasive |
| Propofol | Fresenius Kabi | NCH pharmacie | Anesthésique : Concentration 10 mg/mL, Posologie 20-45 mg· ; kg-1· ; h-1 |
| Suture en soie 3-0 | Ethicon | C013D | Pour sécuriser cathéter IV ; |
| SoftCarry Stretcher | Four Flags Over Aspen | SSTR-4 | |
| Tube gastrique | Jorgensen Lab, INC | J0348R | Pour libérer les sucs gastriques et les gaz et prévenir les ballonnements |
| T-port | Medline | DYNDTN0001 | Se connecte au cathéter IV |
| Sac de drainage d’urine | Coviden | 3512 | Se connecte au tube gastrique pour recueillir les sucs gastriques |
| Couverture chauffante | Laboratoire Jorgensen, INC | J1034B |
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