Summary
Denne protokol beskriver trinene til oprettelse af en kaninmodel med to elastasefordøjede aneurismer med forskellig hæmodynamik (stub- og bifurcationskonstellation). Dette gør det muligt at teste nye endovaskulære enheder i aneurismer med forskellige angioarkitektur og hæmodynamiske tilstande inden for et enkelt dyr.
Abstract
Prækliniske dyremodeller med hæmodynamiske, morfologiske og histologiske egenskaber tæt på humane intrakranielle aneurismer spiller en central rolle i forståelsen af de patofysiologiske processer og udvikling og test af nye terapeutiske strategier. Denne undersøgelse har til formål at beskrive en ny kaninaneurismemodel, der gør det muligt at skabe to elastasefordøjede saccular aneurismer med forskellige hæmodynamiske tilstande inden for samme dyr.
Fem kvindelige newzealandske hvide kaniner med en gennemsnitsvægt på 4,0 (± 0,3) kg og gennemsnitsalder på 25 (±5) uger gennemgik mikrokirurgisk stub- og bifurcationaneurismedannelse. En aneurisme (stub) blev skabt ved højre fælles halspulsåre (CCA) eksponering ved dens oprindelse ved brachiocephalic trunk. Et midlertidigt klip blev påført ved CCA-oprindelsen og et andet, 2 cm over. Dette segment blev behandlet med en lokal injektion på 100 U elastase i 20 min. En anden aneurisme (bifurcation) blev skabt ved at suturere en elastasebehandlet arteriel pose i ende-til-side anastomose af højre CCA til venstre CCA. Patency blev kontrolleret af fluorescens angiografi umiddelbart efter oprettelsen.
Den gennemsnitlige varighed af operationen var 221 min. Oprettelsen af to aneurismer i samme dyr var vellykket hos alle kaniner uden komplikationer. Alle aneurismer blev patenteret umiddelbart efter operationen bortset fra en bifurcation-aneurisme, som viste en ekstrem vævsreaktion på grund af elastaseinkubation og en øjeblikkelig intraluminal trombose. Der blev ikke observeret dødelighed under operationen og op til en måneds opfølgning. Morbiditet var begrænset til et forbigående vestibulært syndrom (en kanin), som kom sig spontant inden for en dag.
Demonstreret her for første gang er muligheden for at skabe en to-aneurisme kaninmodel med stump og bifurcation hæmodynamiske egenskaber og stærkt degenererede vægforhold. Denne model gør det muligt at studere det naturlige forløb og potentielle behandlingsstrategier på grundlag af aneurismebiologi under forskellige strømningsforhold.
Introduction
Intrakraniel aneurisme er en alvorlig tilstand med en dødelighed efter brud, der når 50% og langvarig invaliditet hos 10-20% af patienterne1. Det sidste årti har set en hurtig udvikling af endovaskulære behandlingsmuligheder, men samtidig også en stigende gentagelsesrate med op til 33% af aneurisme recanalisering efter coiling 2,3. For bedre at forstå den patofysiologi, der ligger til grund for aneurismeokklusion og recanalisering samt til udvikling og test af nye endovaskulære enheder, er der i øjeblikket behov for pålidelige prækliniske modeller, hvis hæmodynamiske, morfologiske og histologiske egenskaber efterligner dem af humane intrakranielle aneurismer 4,5,6 . Fra i dag er der ingen defineret model som standard for prækliniske forsøg, og en lang række arter og teknikker er tilgængelige for forskere 7,8.
Kaninen er imidlertid en art af særlig interesse på grund af størrelsen og hæmodynamiske ligheder mellem dens halsarterier og de menneskelige cerebrale fartøjer samt dens lignende koagulations- og trombolyseprofiler. Flere modeller med elastasefordøjede saccular aneurismer på de fælles halspulsårer (CCA'er) har vist kvalitative og kvantitative ligheder med humane intrakranielle aneurismer med hensyn til strømningsbetingelser, geometriske træk og vægegenskaber 9,10,11,12. Denne undersøgelse har til formål at beskrive en teknik til at skabe en ny kaninaneurismemodel med både stub- og bifurcation elastasefordøjede aneurismer i samme dyr. De kirurgiske teknikker er inspireret af Hoh et al.13 og Wanderer et al.14 med små ændringer for at give en god standardisering og reproducerbarhed og for at sikre lav dødelighed og sygelighed.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
BEMÆRK: Forsøget blev godkendt af lokalkomitéen for dyrepleje i Canton Bern, Schweiz (ansøgningsnummer BE108/16), og al dyrepleje og procedurer blev udført i overensstemmelse med institutionelle retningslinjer og 3R-principper 15,16. Data rapporteres i henhold til ARRIVE-retningslinjerne. Perioperativ ledelse blev udført af en bestyrelsescertificeret dyrlægeanæstesiolog. Til undersøgelsen blev kvindelige newzealandske hvide kaniner med en gennemsnitsvægt på 4,0 (± 0,3) kg og gennemsnitsalder på 25 (±5) uger opstaldet ved en stuetemperatur på 22-24 ° C med en 12-timers lys / mørk cyklus med fri adgang til vand, pellets og hø.
1. Prækirurgisk fase og anæstesi
- Udfør en klinisk undersøgelse som anbefalet af Association of veterinary Anesthetists og European and American College of Veterinary Anesthesia and analgesia for at bekræfte, at kaninerne er sunde ved at veje hvert dyr, evaluere slimhinden, dokumentere kapillærpåfyldningstiden og pulskvaliteten og udføre en lunge- og hjerteauskultation samt en abdominal palpation.
- Baseret på det kliniske fund skal du tildele en American Society of Anesthesiologists (ASA) klassifikation til hver kanin17. Udfør kun kirurgi på dyr med en ASA I-score.
- Barber begge ydre ører, og påfør prilocain-lidokaincreme på aurikulære arterier og vener. Opnå dyb sedation med en kombination af ketamin 20 mg/kg, dexmedetomidin 0,1 mg/kg og metadon 0,3 mg/kg injiceret subkutant (SC). Lad dyrene stå uforstyrret i 15 min. Giv supplerende iltning (3 L/min) gennem en løsnet ansigtsmaske, og overvåg med et pulsoximeter.
- Placer en 22 G kanyle i venstre auricular central arterie såvel som i en auricular vene. Inducer generel anæstesi med propofol 1-2 mg / kg intravenøs (IV) indtil effekt (tab af synkerefleks). Fortsæt med endo-tracheal intubation via et silikonerør (3 mm indvendig diameter).
- Barber panden for at placere de pædiatriske elektroencefalografiske (EEG) sensorer. Barber det kirurgiske felt, og injicer ropivacainhydrochlorid 0,75 % intradermalt.
- Placer kaninen på operationsbordet i dorsal recumbency, installer fuld overvågning og tilslut endo-trachealrøret til et lavresistens pædiatrisk cirkelsystem. Oprethold anæstesi med administration af isofluran i ilt, rettet mod en maksimal endetidskoncentration (Et) på 1,3 %.
- Sørg for en kontinuerlig infusion af ringelaktat 5 ml/kg/h gennem den venøse adgang. Sørg for klinisk og instrumentel overvågning indtil ekstubation ved hjælp af pulsoximetri, doppler og invasivt blodtryk, 3-bly elektrokardiogram, EEG, rektal temperatur og indåndede og udåndede gasser.
- Desinficer det kirurgiske felt med povidonjod fra manubrium sterni til kæbevinkler, og påfør den sterile drapering. Under operationen gives analgesi med lidokain (konstant infusion (CRI) på 50 μg/kg/min) og fentanyl (CRI på 3-10 μg/kg/h). Udfør spontan eller assisteret ventilation. Tillad tilladende hyperkapni.
- Udfør mindst en arteriel blodgasanalyse under operationen. I tilfælde af hypotension (gennemsnitligt arterielt tryk under 60 mmHg) behandles det med noradrenalin, titreret indtil effekt. Brug en varmepude eller et varmevarmesystem til at forhindre hypotermi (mål: rektal temperatur 37,5-38,5 °C).
BEMÆRK: Da det invasive arterielle blodtryk måles ved venstre ørearterie, vil klipningen af venstre CCA stoppe blodgennemstrømningen og undertrykke kurven. Blodtrykket skal derefter måles med Doppler-teknik indtil genåbning af karret.
2. Kirurgi
- Nærme sig
- Lav et median hudsnit fra hyoidbenet indtil et punkt 1,5 cm kaudal til manubrium sterni med en skalpel. Forbered det subkutane og fedtvæv fra det mediale snit, mens du udfører omhyggelig hæmostase.
- Frigør sternocephalicus-musklen fra det vedhæftede bindevæv, og påfør lidokain topisk (2-4 mg / kg, foretrækker lidokain 1%) for at undgå myoklonus. Udsæt den højre CCA medialt af sternocephalicus-musklen og hold den våd med våde vatpinde.
- Forbered nu de laterale og proksimale dele af sternocephalicus-musklen og træk den medicinsk tilbage med en karsløjfe for at udsætte CCA. Identificer den ydre halsvene og beskyt den med en våd mikropind.
- Disseker bindevævet forsigtigt langs den proksimale CCA indtil bifurcationen af brachiocephalic trunk for at udsætte arterien. I nærværelse af små grene, der kommer fra arterien, koagulere dem med cauterizer.
BEMÆRK: Pas på at undgå nerveskader.
- Stump aneurisme skabelse og væv høst til bifurcation aneurisme
- Før du klipper den rigtige CCA, skal du måle antikoagulationstiden (ACT) og give natriumheparin (80 EI/kg) systemisk via ørevenen (udført af anæstesiteamet) for at undgå tromboemboliske hændelser.
- Anvend nu 2 midlertidige klip: den første ved CCA's oprindelse og den anden 2 cm distal fra den (figur 1A). Anbring en gummipude under beholderen og skyl med papaverin HCL (40 mg / ml; 1: 1 opløst i 0,9% saltvand) til vasodilatation.
- Fjern adventitia omhyggeligt ved hjælp af mikrosakse. Udfør en arteriotomi under den distale klemme med et 22 G IV-kateter, og indsæt kateteret caudalt op til det proksimale klip (figur 1A, B).
- Skyl segmentet intraluminalt med hepariniseret NaCl (500 U / 100 ml i 0,9% saltvand), indtil der ikke er noget blod synligt, og fastgør kateteret til sidst med en ligatur (4-0). Nu, gennem kateteret, injiceres 0,1-0,2 ml elastase (100 IE tidligere opløst i 5 ml Tris-Buffer) i arteriesegmentet og inkuberes i 20 minutter (figur 1B).
- Start med dissektionen i venstre side for at afsløre den venstre CCA (se afsnit 2.3). Efter 20 minutters inkubationstid med elastase ryddes elastaseopløsningen, og sprøjten skiftes for at skylle arteriesegmentet ca. 10 gange med 0,9% NaCl.
- Påfør 2 ligaturer (6-0): den første 5 mm distal proximal klip og den anden lige proximalt under arteriotomien (figur 1C). Skær beholderen ~ 3 mm over den første ligatur og endnu en gang mellem den anden ligatur og den distale klemme. Opbevar dette autologe transplantat i en hepariniseret opløsning (500 U/100 ml i 0,9% saltvand) indtil dannelsen af bifurcation-aneurismen (figur 1D). Til sidst skal du forsigtigt åbne det første proksimale klip og måle aneurismen (længde, bredde og dybde).
- Oprettelse af bifurcation aneurisme
- Forbered venstre side ved at dissekere sternocephalicus-musklen medialt for at udsætte ~ 2 cm af venstre CCA. Påfør lidokain topisk på musklen for at undgå myoklonus.
- Underlag halspulsåren med en gasbind og en lille vatpind med et stykke handske. Påfør noget papaverin. HCI topisk (40 mg/ml; 1:1 opløst i 0,9% saltvand). Fortsæt med at arbejde under mikroskopisk visning: Forbered aneurismeposen og fjern adventitia. Mål aneurismeposen (længde, bredde, dybde).
- Skyl den åbne del af højre CCA med hepariniseret NaCl, og udskift om nødvendigt klemmen til at have ~ 1 cm for at tillade frie manipulationer til suturen. Fjern adventitia forsigtigt, og lav et ~ 2 mm langsgående snit sideværts i stubben af den højre CCA.
- Anvend nu to midlertidige klip på venstre CCA for at afgrænse et segment på ~ 1 cm og fjerne adventitia imellem. Udfør en arteriotomi med en 23 G nål. Skyl segmentet med hepariniseret NaCl (500 U/100 ml i 0,9% saltvand). Forstør arteriotomien ved hjælp af mikrosaks til ~ 4-5 mm for at tillade suturering af den højre CCA og aneurismeposen (figur 1E). Skyl fartøjerne under hele sutureringsproceduren og beskyt dem med våde mikrobytter.
- Udfør anastomose med 9-0 ikke-resorberbar sutur.
- Sutur den proksimale bagvæg af højre carotis stump med 5 sting, der starter ved den proksimale kant af arteriotomi på venstre CCA. Sutur derefter bagsiden af aneurismeposen med 4-5 sting, startende ved den distale kant af arteriotomien på venstre CCA.
- Fortsæt med den distale bagside på niveauet af fiskens mundsnit for at suturere med den lodrette bagside af aneurismetransplantatet med 3 sting. Sutur forsiden af fiskens mundsnit med 3 sting, der starter opad og bevæger sig nedad.
- Afslut med den forreste sutur mellem venstre CCA og forsiden af aneurismetransplantatet og højre CCA med ~ 6 sting. Før du afslutter anastomose, skylles karrene med hepariniseret 0,9% saltopløsning intraluminalt.
- Før du fjerner klemmen, måles antikoagulationstiden (ACT) endnu en gang, og administration af en tilpasset dosis heparin systemisk (mål: 2-3 gange baseline ACT).
- Fjern klemmen på højre CCA, mens du lægger et vist pres på anastomosen med mikropodninger til hæmostase. Fortsæt derefter med at fjerne det distale klip fra venstre CCA. Hvis der ikke er nogen større blødning, skal du fortsætte med at tage det proksimale klip ud på venstre CCA for at tillade blodgennemstrømning. Hvis der er blødning fra anastomose, skal du lægge et vist pres med gasbindet og vatpinden; vent et par minutter. Hvis det fortsætter, skal du udskifte klemmerne og udføre gensyning.
BEMÆRK: Et blodtab på mere end 20-30 ml kan bringe genopretningsfasen i fare.
- Patency kontrol og dokumentation
- Når du har åbnet alle beholderne, skal du dokumentere resultaterne fotografisk og måle dem (figur 1F og figur 2A, B).
- Bekræft genoprettelsen af strømmen i den distale CCA gennem den invasive arterielle blodtrykskurve (målt ved ørearterien, en direkte gren af den ydre carotis), som også skal vende tilbage til normal.
- Udfør fluorescensangiografi ved at administrere 1 ml fluorescein IV ved hjælp af 2 båndpasfiltre, et videokamera og en cykellygte. Se tidligere publikationer for beskrivelse af hele proceduren18,19.
- Afslutning
- Tilpas fedtpuden på anastomosen og sutur den med en 4-0 resorberbar sutur. Endelig sutur subcutis og hud med enkeltsting ved hjælp af 4-0 resorberbar sutur.
3. Postkirurgisk fase
- Ved afslutningen af operationen skal du afbryde isofluran og systemisk analgesi uden tilbageførsel for at opretholde den smertestillende virkning. Sørg for, at kontrollen med synkerefleksen er vendt tilbage, før du udfører trakeal ekstubation.
- Administrere meloxicam 0,5 mg/kg IV for at sikre analgesi, aspirin (ASS) 10 mg/kg IV for at forhindre øjeblikkelige trombotiske hændelser, vitamin B12 100 μg SC og clamoxyl 20 mg/kg IV som antibiotikaprofylakse.
- Sørg for supplerende iltning og opvarmning, indtil kaninen spontant genvinder sternal recumbency. Udfør redningsanalgesi med metadon, hvis der observeres tegn på smerte. Udfør postoperativ opfølgning og pleje 4 gange om dagen i de første 3 præoperative dage i overensstemmelse med retningslinjerne for vurdering og håndtering af smerter hos gnavere og kaniner23,24.
- Sørg for postoperativ analgesi med fentanylplaster (12 μg / h) påført det ydre øre, meloxicam 1x / SC i 3 dage og metadon som redningsterapi sammen med et scoreark til smerteevaluering (supplerende fil).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Oprettelsen af en stub og en bifurcation aneurisme var vellykket i alle 5 New Zealand hvide kaniner uden intraoperative komplikationer. Der blev ikke observeret dødelighed under operationen eller i opfølgningsperioden på 24 ± 2 dage. En kanin oplevede postoperative komplikationer med et vestibulært syndrom og en blindhed i højre side. Dyret kom sig helt og spontant efter 24 timer. Denne komplikation forstyrrede ikke dets normale aktiviteter (fri bevægelighed, vand og fødeindtagelse, interaktioner med andre dyr) og krævede ingen specifik behandling. Der var ingen spontan aneurismebrud.
Den gennemsnitlige varighed af operationen var 221 min (mellem 190 og 255 min). Alle aneurismer blev patenteret umiddelbart efter operationen, bortset fra en bifurcationaneurisme, der viste en ekstrem vævsreaktion på grund af elastaseinkubation og en øjeblikkelig trombose. Ved opfølgning blev aneurismepatency bekræftet ved magnetresonans angiografi (figur 3) og makroskopisk inspektion efter vævsekstraktion (figur 4). Med undtagelse af bifurcation-aneurismen, der allerede tromboserede under operationen, var alle aneurismer stadig patenterede ved det opfølgende endepunkt. Dette resulterede i en patency rate på 90% (9 ud af 10).
Makroskopisk inspektion og måling af aneurismerne efter prøveudtagning viser en vækst af alle aneurismer med en gennemsnitlig størrelse på 5,4 mm x 2,4 mm x 2,3 mm ± 1 mm x 0,6 mm x 0,3 mm ved oprettelse og 4,5 mm x 3,1 mm x 2,5 mm ± 1,5 mm x 0,9 mm x 0 mm ved høst for stubaneurismen; og 3,4 mm x 2 mm x 2,1 mm ± 0,6 mm x 1 mm x 0,4 mm ved oprettelse og 3,8 mm x 2,8 mm x 2,6 mm ± 1,2 mm x 0,3 mm x 0,6 mm ved høst for bifurcation-aneurismer. Interessant nok voksede bifurcation-aneurismer mere end stubaneurismer med et gennemsnitligt volumen på 14,4 mm 3 ± 3,5 mm 3 ved oprettelse og 28,6 mm 3 ± 16,4 mm 3 ved ekstraktion (forhold 1,9) versus et volumen ved oprettelse af 30,8 mm 3 ± 15 mm 3 og 34,9 mm 3 ± 24,1 mm 3 ved ekstraktion (forhold 1,1) for stubversionen.
Figur 1: Trin i operationen. (A) Anvendelse af de 2 midlertidige klip på højre CCA: den første ved sin oprindelse fra den brachiocephalic bagagerum og den anden ~ 2 cm distal til den første. Stjernen angiver lokaliseringen af arteriotomien med et 22 G intravenøst kateter (IV-kateter). (B) Efter indsættelse og fiksering af IV-kateteret med en 4-0 ligatur skylles segmentet med hepariniseret NaCl (500 U/100 ml 0,9% saltvand) og 0,1-0,2 ml elastase (100 U tidligere opløst i 5 ml TRIS-buffer). Inkuberes i 20 min. (C) Påfør 2 ikke-resorberbare ligaturer (6-0): den første 5 mm distal til det proksimale klip og den anden lige proximalt under arteriotomien. (D) Skær beholderen ~ 3 mm over ligaturerne for at skabe stubaneurismen og det autologe transplantat til bifurcationaneurismen. (E) Anastomose af højre CCA og det autologe transplantat på venstre CCA for at skabe bifurcation aneurisme. (F) Endeligt resultat med en stubaneurisme på højre side og en bifurcationaneurisme på venstre side. Forkortelser: CCA = almindelig halspulsåre; IV = intravenøs. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 2: Intraoperativ fotodokumentation af resultaterne. Den gule stiplede linje repræsenterer midterlinjen med indikation for kraniale og kaudale retninger. (A) Udsigt over stubaneurismen på højre side af halsen. SCEM trækkes tilbage medialt ved hjælp af en fartøjssløjfe (i blåt). (B) Visning af bifurcation aneurisme på venstre side af halsen. Forkortelser: SCEM = Sternocephalicus muskel; SA = Stump aneurisme; JV = jugular vene; rCCA: højre fælles halspulsåre; lCCA= venstre almindelig halspulsåre; Tr = luftrør; * = Tilbagevendende eller larynx gren; BA = Bifurcation aneurisme. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 3: Resultater af magnetisk resonans angiografi ved opfølgning. Billeder fra tredimensionelle TOF-sekvenser erhvervet med en 3 Tesla MR, fokuseret på nakkearterierne. (A) Stump aneurisme (gul pil) på højre subclavian arterie. (B) Bifurcation aneurisme (gul pil) på bifurcationen skabt ved at anastomosere den højre CCA på den venstre. Forkortelser: TOF = flyvetid; MR = magnetisk resonansbilleddannelse; CCA = almindelig halspulsåre. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 4: Makroskopisk fotodokumentation efter vævsekstraktion. Større riller (2 inddelinger) på klemmen angiver 1 mm og mindre riller imellem (en opdeling) angiver 0,5 mm. (A) Stumpaneurisme på brachiocephalic bagagerummet og højre subclavian arterie. (B) Bifurcation aneurisme på bifurcation skabt ved anastomosing af højre CCA på venstre. Forkortelser: SA = Stump aneurisme; BCT = brachiocephalic bagagerum; rSC = højre subclavian arterie; BA = bifurcation aneurisme; CCA = almindelig halspulsåre; rCCA = højre CCA; lCCA = venstre CCA. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 5: Histologiske fund af stub- og bifurcation-aneurismer. Prøve farvet med hæmatoxylin-eosin (2 gange forstørrelse). (A) Mikroskopisk oversigt over en stubaneurisme (a) med den brachiocephalic trunk (b) og den højre subclavian arterie (c). (*) angiver retningen af blodgennemstrømningen. (B) Mikroskopisk oversigt over en bifurcationaneurisme (a) med den proksimale venstre CCA (b), den distale venstre CCA (c) og den distale højre CCA (d). (*) angiver retningen af blodgennemstrømningen. I indsatserne i (A) og (B) repræsenterer I) tunica intima af aneurismevæggen, II) tunica media, og III) tunica externa (20 gange forstørrelse). Forkortelser: CCA = almindelig halspulsåre. Klik her for at se en større version af denne figur.
Supplerende fil. Klik her for at downloade denne fil.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Den mest almindelige teknik til oprettelse af aneurisme involverer oprettelsen af en stubaneurisme ved oprindelsen af den rigtige CCA, enten gennem en åben eller en endovaskulær metode. Modellen er blevet valideret til at være en stabil ikke-voksende aneurisme, der forbliver åben med tiden20,21. Den anden mulige teknik involverer mikrokirurgisk dannelse af en arteriel bifurcationaneurisme ved at anastomosere den højre CCA på venstre og suturere en aneurismepose på bifurcationen 14,22,23. Selvom begge metoder har vist egnethed til test af endovaskulære anordninger og undersøgelse af patofysiologi, er aneurismemorfologierne og dermed de involverede hæmodynamiske kræfter og strømningsegenskaber væsentligt forskellige. I betragtning af at eksisterende modeller tillader oprettelse af kun en aneurismetype pr. dyr, er det i øjeblikket vanskeligt at foretage en direkte sammenligning mellem det naturlige forløb af aneurismer fra bifurcationstypen med dem fra stubtypen.
Faktisk kan fysiologiske forskelle mellem dyr (såsom blodtryk eller nøjagtigt kollagenindhold i karvæggen) ikke altid kontrolleres fuldt ud i en eksperimentel indstilling og kan påvirke aneurismebiologien og det naturlige forløb. Denne undersøgelse viser muligheden for at skabe en kaninmodel med både stub- og bifurcation hæmodynamiske og degenererede vægforhold i samme dyr (eller i et enkelt dyr). Denne teknik gav reproducerbare aneurismer med lav sygelighed og dødelighed og en høj patency rate (90%). Den største ulempe ved denne metode forbliver den samme som for oprettelsen af den klassiske stub eller bifurcationsmodellerne selv - behovet for sofistikeret laboratorieudstyr og specifikke mikrokirurgiske færdigheder.
Især to trin blev identificeret som kritiske under denne operation: den første er dissektion og eksponering af den højre CCA indtil dens oprindelse ved brachiocephalic bagagerum. Følgende vitale strukturer kan være særligt udsatte under denne tilgang: luftrøret, halsvenen og larynxnerven. Da luftrørsmanipulation kan forringe åndedrættet, sikrer den tidligere intubation luftvejenes patency. Desuden er operationen lang og i nærheden af vitale strukturer, fuld overvågning er nyttig til straks at genkende eventuelle fysiologiske afvigelser. Kirurgen bør også være opmærksom på at undgå direkte tryk eller ekstrem trækkraft på selve luftrøret. Jugularvenen løber direkte ved siden af carotis og er i visse tilfælde klæbende til den. Ekstrem pleje er nødvendig for at undgå læsion. Vi anbefaler at beskytte venen og holde den våd ved påføring af en våd vatpind.
Endelig har tidligere undersøgelser allerede beskrevet vigtigheden af at bevare larynxnerverne. Enhver læsion på disse nerver ville postoperativt føre til udseendet af en stridor med fortløbende nedsat vejrtrækning og stor sandsynlighed for dyrets død. For at forhindre iatrogen læsion af nerverne bør CCA-dissektion undgå trækkraft af vævene, der afrunder arterien. Vi anbefaler brug af saks til at skære de klæbende væv i stedet for at distrahere dem. Nerverne skal også identificeres så hurtigt som muligt efter tilbagetrækning af muskulaturen for at holde dem under visuel kontrol under operationen. Det andet kritiske trin er skabelsen af en spændingsløs mikroanastomose med den elastasefordøjede aneurisme. Denne aneurisme præsenterer en høj degeneration af dens vægstruktur, hvilket forhindrer manipulation af vævene. Det kræver gode mikrokirurgiske færdigheder, og en læringskurve kan forventes.
Desuden anbefaler vi at vælge kaniner, der vejer mindst 4,0 kg (gennemsnitsalder på 25 (±5) uger) for at garantere en korrekt størrelse af halskarrene. I den klassiske enkeltstub-aneurismemodel var den vigtigste rapporterede komplikation i litteraturen trakealnekrose efter anvendelse af elastase på grund af tracheoesophageal arterier som følge af den rigtige CCA. Flere ændringer af teknikkerne er allerede blevet foreslået for at undgå problemet 13,24,25,26. Denne fremgangsmåde gør det let at identificere disse grene og deres koagulation inden elastasepåføring for at undgå enhver udstrømning af elastaseopløsningen og lignende komplikationer.
Antikoagulationsregimet, der anvendes under operationen, består af heparinpåføring før den første klipapplikation ved højre CCA og inden fjernelse af klemmen samt gendannelse af cirkulationen til venstre CCA. Dette kan effektivt forhindre dannelse af trombose på grund af midlertidig strømafbrydelse og fartøjsmanipulation. Derudover gives en unik dosis aspirin (10 mg/kg IV) umiddelbart efter afslutningen af operationen for at forhindre dannelse af trombose på grund af den trombogeniske virkning af suturmateriale og elastase. Denne protokol tillader kontrol af trombogeniske hændelser og sikring af aneurismepatency uden at øge blødningskomplikationer.
Stubmodellen er den mest almindelige saccular aneurisme kaninmodel og er allerede blevet brugt flere gange til translationelle undersøgelser af endovaskulære terapier. Bifurcationsmodellen er også godt beskrevet i litteraturen og egnet til undersøgelse af aneurisme patofysiologi og test af nye terapeutiske strategier. Begge modeller viser imidlertid forskellige morfologier, hvilket indikerer forskellige hæmodynamiske egenskaber. Det er kendt, at aneurismer fortrinsvis forekommer ved bifurcation, og at væksten er afhængig af vægforskydningsspænding27,28. Tidligere publikationer viste også højere spontan trombose i kirurgisk skabte sidevægsaneurismer sammenlignet med bifurcation dem29 og en højere okklusionshastighed af stubaneurisme efter flowafledning sammenlignet med andre mere komplekse modeller8; Sammenligningen var dog altid mellem to forskellige dyr.
I denne undersøgelse blev standardaneurismer med en diameter på 2-4 mm oprettet, som tidligere beskrevet 14,22,29,30,31,32,33,34,35,36. Vi sigtede mod at skabe en stubaneurisme med en lignende størrelse som bifurcation aneurismer til sammenligning. Således er den nuværende mængde noget mindre, da der er rapporteret 5,8,10,11,13,21. Begge aneurismer viste dog en tendens til at vokse ved 1 måneds opfølgning. Således kan en længere opfølgningsperiode fremkalde aneurismedannelse med større mængder, hvilket ville muliggøre bedre langsigtet sammenligning med aneurismer hos mennesker. Derudover viser disse histologiske fund, baseret på hæmatoxylin-eosinfarvning, en cellulær aneurismevæg og tilstedeværelsen af glatte muskelceller i et lineært eller uorganiseret mønster samt en uorganisering af de elastiske fibre (figur 5). Disse resultater korrelerer med aktuelle fund, der viser histologiske ligheder mellem kaninelastaseinducerede aneurismer og intrakranielle aneurismer hos mennesker 11,32,37,38,39,40,41.
Resultaterne viser den tekniske gennemførlighed af at skabe både stub- og bifurcation-aneurismer ved hjælp af den samme kirurgiske tilgang. Begrænsningen af denne undersøgelse er den lille stikprøvestørrelse, som ikke tillader statistisk analyse eller en reel sammenligning af de histologiske forskelle mellem stub- og bifurcation-aneurismer. Ikke desto mindre giver denne model mulighed for at undersøge forskellene mellem både aneurismer med hensyn til vækst, brud, spontan okklusion og histologiske ændringer i fremtidige eksperimenter med øgede prøvestørrelser og forskellig opfølgningstid for præcist at bestemme fordelene og egenskaberne ved begge typer aneurismer. Derudover tillader denne nye kirurgiske model anvendelse af endovaskulære enheder i to forskellige konfigurationer og strømningsforhold i et dyr såvel som under en unik procedure. Dette reducerer antallet af dyr, der er behov for, og øger potentielt effektiviteten af prækliniske forsøg.
Afslutningsvis beskriver denne undersøgelse en reproducerbar metode til at skabe 2 aneurismer med forskellige strømningsforhold og stærkt degenererede vægge inden for et enkelt dyr. Den foreslåede model giver mulighed for en direkte sammenligning af det naturlige forløb og virkningerne af endovaskulære terapier af saccular aneurismer med hensyn til hæmodynamikens rolle . Endelig giver den en effektiv model, der bidrager til at reducere antallet af anvendte dyr og de samlede forsøgsomkostninger.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne erklærer ingen interessekonflikt.
Acknowledgments
Forfatterne takker professor Hans Rudolf Widmer, dr. Luca Remonda og professor Javier Fandino for deres videnskabelige støtte og tekniske bidrag til dette arbejde. En særlig tak til Olgica Beslac for hendes råd under procedurerne og Kay Nettelbeck for hans hjælp. Desuden takker vi Daniela Casoni DVM, ph.d. og med. dyrlæge. Luisana Garcia, PD Dr. Alessandra Bergadano og Dr. Carlotta Detotto for deres dedikerede veterinære støtte.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 4-0 resorbable suture | Ethicon Inc., USA | VCP292ZH | |
| 4-0 resorbable suture | Ethicon Inc., USA | VCP304H | |
| 6-0 non absorbable suture | B. Braun, Germany | C0766070 | |
| 9-0 non absorbable suture | B. Braun, Germany | G1111140 | |
| Adrenaline | Amino AG | 1445419 | any generic |
| Amiodarone | Helvepharm AG | 5078567 | any generic |
| Anesthesia machine | Dräger | any other | |
| Aspirin | Sanofi-Aventis (Suisse) SA | 622693 | any generic |
| Atropine | Labatec Pharma SA | 6577083 | any generic |
| Bandpass filter blue | Thorlabs | FD1B | any other |
| Bandpass filter green | Thorlabs | FGV9 | any other |
| Biemer vessel clip (2x) | B. Braun Medical AG, Aesculap, Switzerland | FD560R | any other |
| Bipolar forceps | any other | ||
| Bispectral index (neonatal) | any other | ||
| Blood pressure cuff (neonatal) | any other | ||
| Bycilces spotlight | any other | ||
| Clamoxyl | GlaxoSmithKline AG | 758808 | any generic |
| Dexmedetomidine | Ever Pharma | 136740-1 | any generic |
| Elastase | Sigma Aldrich | E7885 | |
| Electrocardiogram electrodes | |||
| Ephedrine | Amino AG | 1435734 | |
| Esmolol | OrPha Swiss GmbH | 3284044 | |
| Fentanyl (intravenous use) | Janssen-Cilag AG | 98683 | |
| Fentanyl (transdermal) | Mepha Pharma AG | 4008286 | |
| Fluoresceine | Curatis AG | 5030376 | |
| Fragmin | Pfizer PFE Switzerland GmbH | 1906725 | |
| Heating pad or heating forced-air warming system | |||
| Isotonic sodium chloride solution (0.9%) | Fresenius KABI | 336769 | |
| Ketamine | Pfizer PFE Switzerland GmbH | 342261 | |
| lid retractor | Approach | ||
| Lidocaine | Streuli Pharma AG | 747466 | |
| Longuettes | |||
| Metacam | Boehringer Ingelheim | P7626406 | Medication |
| Methadone | Streuli Pharma AG | 1084546 | Sedaton |
| Micro-forceps curved | Ulrich Swiss, Switzerland | U52-015-15 | |
| Micro-forceps straight 2x | Ulrich Swiss, Switzerland | U52-010-15 | |
| Microscissors | Ulrich Swiss , Switzerland | U52-327-15 | |
| Midazolam | Accord Healthcare AG | 7752484 | |
| Needle 23 G | arteriotomy | ||
| Needle holder | |||
| O2-Face mask | |||
| Operation microscope | Wild Heerbrugg | ||
| Papaverin | Bichsel | topical application | |
| Povidone iodine | Mundipharma Medical Company | any generic | |
| Prilocaine-lidocaine creme | Emla | ||
| Propofol | B. Braun Medical AG, Switzerland | General anesthesia | |
| Pulse oxymeter | |||
| Rectal temperature probe (neonatal) | |||
| Ringer Lactate | Bioren Sintetica SA | Infusion | |
| Ropivacain | Aspen Pharma Schweiz GmbH | 1882249 | Local anesthesia |
| Scalpell | Swann-Morton | 210 | |
| Small animal shaver | |||
| Soft tissue forceps | |||
| Soft tissue spreader | |||
| Stainless steel sponge bowls | |||
| Sterile micro swabs | |||
| Stethoscope | |||
| Surgery drape | |||
| Surgical scissors | |||
| Syringes 1 mL, 2 mL, and 5 mL | |||
| Tris-Buffer | Sigma Aldrich | 93302 | Elastase solution |
| Vascular clip applicator | B. Braun, Germany | FT495T | |
| Vein and arterial catheter 22 G | |||
| vessel loop | Approach | ||
| video camera or smartphone | |||
| Vitarubin | Streuli Pharma AG | 6847559 | |
| Yasargil titan standard clip (2x) | B. Braun Medical AG, Aesculap, Switzerland | FT242T |
References
- Grasso, G., Alafaci, C., Macdonald, R. L. Management of aneurysmal subarachnoid hemorrhage: State of the art and future perspectives. Surgical Neurology International. 8, 11 (2017).
- Raymond, J., et al. Long-term angiographic recurrences after selective endovascular treatment of aneurysms with detachable coils. Stroke. 34 (6), 1398-1403 (2003).
- Marbacher, S., Niemela, M., Hernesniemi, J., Frosen, J. Recurrence of endovascularly and microsurgically treated intracranial aneurysms-review of the putative role of aneurysm wall biology. Neurosurgical Review. 42 (1), 49-58 (2019).
- Thompson, J. W., et al. In vivo cerebral aneurysm models. Neurosurgical Focus. 47 (1), 20 (2019).
- Bouzeghrane, F., et al. In vivo experimental intracranial aneurysm models: a systematic review. American Journal of Neuroradiology. 31 (3), 418-423 (2010).
- Strange, F., Gruter, B. E., Fandino, J., Marbacher, S. Preclinical intracranial aneurysm models: a systematic review. Brain Sciences. 10 (3), 134 (2020).
- Marbacher, S., Strange, F., Frosen, J., Fandino, J. Preclinical extracranial aneurysm models for the study and treatment of brain aneurysms: A systematic review. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 40 (5), 922-938 (2020).
- Fahed, R., et al. Testing flow diversion in animal models: a systematic review. Neuroradiology. 58 (4), 375-382 (2016).
- Zeng, Z., et al. Hemodynamics and anatomy of elastase-induced rabbit aneurysm models: similarity to human cerebral aneurysms. American Journal of Neuroradiology. 32 (3), 595-601 (2011).
- Ding, Y. H., et al. Long-term patency of elastase-induced aneurysm model in rabbits. American Journal of Neuroradiology. 27 (1), 139-141 (2006).
- Short, J. G., et al. Elastase-induced saccular aneurysms in rabbits: comparison of geometric features with those of human aneurysms. American Journal of Neuroradiology. 22 (10), 1833-1837 (2001).
- Andereggen, L., et al. Three-dimensional visualization of aneurysm wall calcification by cerebral angiography: Technical case report. Journal of Clinical Neuroscience. 73, 290-293 (2020).
- Hoh, B. L., Rabinov, J. D., Pryor, J. C., Ogilvy, C. S. A modified technique for using elastase to create saccular aneurysms in animals that histologically and hemodynamically resemble aneurysms in human. Acta Neurochirurgica. 146 (7), 705-711 (2004).
- Wanderer, S., et al. Arterial pouch microsurgical bifurcation aneurysm model in the rabbit. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (159), e61157 (2020).
- Percie du Sert, N., et al. Reporting animal research: Explanation and elaboration for the ARRIVE guidelines 2.0. PLoS Biology. 18 (7), 3000411 (2020).
- Prescott, M. J., Lidster, K. Improving quality of science through better animal welfare: the NC3Rs strategy. Lab Animal. 46 (4), 152-156 (2017).
- Portier, K., Ida, K. K. The ASA Physical Status Classification: What is the evidence for recommending its use in veterinary anesthesia?-A systematic review. Frontiers in Veterinary Science. 5, 204 (2018).
- Gruter, B. E., et al. Fluorescence video angiography for evaluation of dynamic perfusion status in an aneurysm preclinical experimental setting. Operative Neurosurgery. 17 (4), 432-438 (2019).
- Strange, F., et al. Fluorescence angiography for evaluation of aneurysm perfusion and parent artery patency in rat and rabbit aneurysm models. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (149), e59782 (2019).
- Altes, T. A., et al. 1999 ARRS Executive Council Award. Creation of saccular aneurysms in the rabbit: a model suitable for testing endovascular devices. American Journal of Roentgenology. 174 (2), 349-354 (2000).
- Brinjikji, W., Ding, Y. H., Kallmes, D. F., Kadirvel, R. From bench to bedside: utility of the rabbit elastase aneurysm model in preclinical studies of intracranial aneurysm treatment. Journal of NeuroInterventional Surgery. 8 (5), 521-525 (2016).
- 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).
- Bavinzski, G., et al. Experimental bifurcation aneurysm: a model for in vivo evaluation of endovascular techniques. Minimally Invasive Neurosurgery. 41 (3), 129-132 (1998).
- Lewis, D. A., et al. Morbidity and mortality associated with creation of elastase-induced saccular aneurysms in a rabbit model. American Journal of Neuroradiology. 30 (1), 91-94 (2009).
- Wang, K., et al. Neck injury is critical to elastase-induced aneurysm model. American Journal of Neuroradiology. 30 (9), 1685-1687 (2009).
- Cesar, L., et al. Neurological deficits associated with the elastase-induced aneurysm model in rabbits. Neurological Research. 31 (4), 414-419 (2009).
- Aoki, T., Nishimura, M. The development and the use of experimental animal models to study the underlying mechanisms of CA formation. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2011, 535921 (2011).
- Frosen, J., Cebral, J., Robertson, A. M., Aoki, T. Flow-induced, inflammation-mediated arterial wall remodeling in the formation and progression of intracranial aneurysms. Neurosurgical Focus. 47 (1), 21 (2019).
- Gruter, B. E., et al. Comparison of aneurysm patency and mural inflammation in an arterial rabbit sidewall and bifurcation aneurysm model under consideration of different wall conditions. Brain Sciences. 10 (4), 197 (2020).
- Marbacher, S., et al. The Helsinki rat microsurgical sidewall aneurysm model. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (92), e51071 (2014).
- 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).
- Marbacher, S., et al. Loss of mural cells leads to wall degeneration, aneurysm growth, and eventual rupture in a rat aneurysm model. Stroke. 45 (1), 248-254 (2014).
- Gruter, B. E., et al. Testing bioresorbable stent feasibility in a rat aneurysm model. Journal of Neurointerventional Surgery. 11 (10), 1050-1054 (2019).
- Nevzati, E., et al. Biodegradable magnesium stent treatment of saccular aneurysms in a rat model - Introduction of the surgical technique. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (128), e56359 (2017).
- Gruter, B. E., et al. Patterns of neointima formation after coil or stent treatment in a rat saccular sidewall aneurysm model. Stroke. 52 (3), 1043-1052 (2021).
- Wanderer, S., et al. Aspirin treatment prevents inflammation in experimental bifurcation aneurysms in New Zealand White rabbits. Journal of NeuroInterventional Surgery. , (2021).
- Lyu, Y., et al. An effective and simple way to establish eastase-induced middle carotid artery fusiform aneurysms in rabbits. Biomed Research International. 2020 (10), 1-12 (2020).
- Wang, S., et al. Rabbit aneurysm models mimic histologic wall types identified in human intracranial aneurysms. Journal of NeuroInterventional Surgery. 10 (4), 411-415 (2018).
- Kang, W., et al. A modified technique improved histology similarity to human intracranial aneurysm in rabbit aneurysm model. Neuroradiology Journal. 23 (5), 616-621 (2010).
- Frosen, J., et al. Remodeling of saccular cerebral artery aneurysm wall is associated with rupture: histological analysis of 24 unruptured and 42 ruptured cases. Stroke. 35 (10), 2287-2293 (2004).
- Frosen, J., et al. Growth factor receptor expression and remodeling of saccular cerebral artery aneurysm walls: implications for biological therapy preventing rupture. Neurosurgery. 58 (3), 534-541 (2006).
