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方法論記事

ウサギの動脈ポーチ微小外科分岐動脈瘤モデル

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DOI:

10.3791/61157

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2020年5月14日

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1Department of Neurosurgery, Kantonsspital Aarau, 2Cerebrovascular Research Group, Department for BioMedical Research, University of Bern, 3Division of Neuroradiology, Department of Radiology, Kantonsspital Aarau, 4Department of Neurosurgery, Neurocenter and Regenerative Neuroscience Cluster, Inselspital, Bern University Hospital, University of Bern, 5Department for Biomedical Research, Faculty of Medicine, University of Bern

この記事について

サマリー

頭蓋内動脈瘤治療のための血管内装置の開発と試験は依然として非常に重要です。今日使用されているほとんどの動脈瘤モデルは、動脈変性壁の重要な特性または真の分岐の血行動態のいずれかを見逃している。そこで、ウサギにおける新規な動脈パウチ分岐模型の設計を目指した。

要約

頭蓋内動脈瘤の血管内治療は過去数十年にわたって重要性を増し、その結果、血管内デバイスを検査する必要性が高まっています。レオロジー、血行力学的および動脈瘤壁状態を尊重する動物モデルは、非常に正当化される。したがって、本研究の目的は、ウサギにおいて非修飾および修飾壁状態を有する自家動脈嚢分岐動脈瘤を創作するための新規な標準化された再現性のある外科的技術を設計することであった。

分岐動脈瘤は、左総頸動脈上の右側の端から側への吻合によって作成され、いずれも動脈嚢の親動脈として機能し、これは微小外科的に縫合された。移植片を近位右総頚動脈から採取し、対照(n=7、即時自家再移植)または改変(n=7、自家再移植前に100国際単位エラスターゼと共に20分間インキュベートする)群のいずれかの。パウチおよび親動脈開存性は、作成直後に蛍光血管造影により制御した。フォローアップ(28日)で、すべてのウサギはコントラスト増強磁気共鳴血管造影および蛍光血管造影を受け、続いて動脈瘤採取、巨視的および組織学的評価を受けた。

合計16匹の雌のニュージーランド白ウサギが手術されました。2匹の動物が早死にしました。追跡調査では、全動脈瘤の85.72%が特許のままであった。両群とも、時間の経過とともに動脈瘤サイズの増加を明らかにした。これは、対照群(6.48 ± 1.81 mm 3 vs 19.85 ±追跡時6.40 mm 3、p = 0.037)で、改変群(作成時8.03 ± 1.08 mm 3 vs 20.29 ±追跡時6.16 mm 3、p = 0.054)でより顕著であった。

我々の発見は、顕微手術的アプローチにおいて異なる壁条件を有する分岐動脈瘤の作成を可能にするこの新しいウサギモデルの妥当性を実証する。優れた長期的開存性と経時的な動脈瘤成長の性質を考えると、このモデルは、新規血管内療法の前臨床評価のための重要なツールとして役立つ可能性がある。

概要

頭蓋内動脈瘤(IA)破裂から生じるくも膜下出血は、血管内または顕微外科的閉塞技術のいずれかによって効果的に制御することができる1、2、3、4。コイリング後のIA再発の主な限界を克服するために、異なる血管内療法が過去数十年にわたって重要性を増し、血管内デバイスを試験する必要性が高まっている。これらの新規治療アプローチを試験するために、レオロジー特性、血行動態および動脈瘤壁状態を尊重する適切な動物モデルが強く保証される5、6、7。この文脈において、臨床的および前臨床試験は、特に壁細胞の喪失に焦点を当てて、閉塞後の動脈瘤破裂および再発に関する動脈瘤壁状態の重要な役割をすでに明らかにしている7,8,9。

これまでのところ、ウサギの実験的動脈瘤は、エラスターゼインキュベートされた総頸動脈(CCA)切り株または人工CCA分岐部に縫合された静脈小袋のいずれかによって最も頻繁に作成されてきた。図10、11、12、13、14、15、16このように、真の動脈嚢分岐モデルは記載されていない。

この研究の目的は、ウサギモデルで異なる壁条件を有する分岐動脈瘤の顕微手術的作成のための安全で高速で標準化された技術を設計することでした(図1)。これは、非修飾および修飾された動脈パウチを、両方のCCAの人工的に作成された分岐部に縫合することによって達成された。

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プロトコル

すべての獣医ケアは、施設のガイドラインに従って実施され(すべての実験はスイスのベルン州動物ケアのための地方委員会(BE 108/16)によって承認されました)、理事会認定の獣医師麻酔科医の監督下で実施されました。ARRIVEガイドラインと3Rの原則は厳密に守られた17,18。

注:すべての動物を摂氏22°C(°C)の室温で飼育し、12時間(h)の明暗サイクルを維持します。毎回、水、ペレット、自由摂取干し草の食事への無料アクセスを提供します。統計解析は、ノンパラメトリックWilcoxon-Mann-Whitney-U検定を用いて実施した。確率値(p)が≤0.05であった場合、有意であると考えられた。

1. 手術前段階

  1. 23〜3°Cの温度を維持する静かで無菌の手術室のすぐ隣で手術を計画しているすべてのウサギの詳細な術前臨床検査±行う。
    1. 各動物の体重を記録し、粘膜、毛細血管補充時間および脈拍品質を巨視的に評価する。
    2. さらに聴診器と腹部触診で心臓聴診を行う。
    3. 臨床所見に基づいて、米国麻酔学会(ASA)の分類を各ウサギに帰する19。ASA Iスコアを有する動物のみを試験に含める。
    4. 電気シェーバーで両方の外耳を剃り、耳介動脈と静脈の両方にプリロカイン - リドカインクリームを塗布します。
  2. 20ミリグラム(mg)/キログラム(kg)のケタミン、100mg/kgのデクスメデトミジン、0.3mg/kgのメタドンを組み合わせてシリンジを介して皮下注射(SC)してウサギを鎮静させる。
  3. 各動物を少なくとも15分間邪魔しないでおきます。
  4. その後、緩いフェイスマスクを通して3リットル(l)/分(分)の補助酸素化下、パルスオキシメーターを通して安定したモニタリングを行い、左耳介中心動脈に22Gカニューレを、対側耳の耳介静脈に別の22Gカニューレを置く。
  5. 手術野(頸部)を剃り、0.75%切開前後ロピバカインを皮内に注射する。次に額を剃り、小児脳波(EEG)センサーを配置する準備をします。
  6. プロポフォール1-2mg/kgを静脈内投与(IV)して全身麻酔を誘導する。その後、直ちにすべてのウサギの気管をシリコーンチューブ(内径3ミリメートル(mm))でカプノグラフィック制御下で挿管する。その後、すべてのウサギを手術室に運び、背側リカンブルに置き、チューブを小児サークルシステムに接続します。
  7. 酸素中のイソフルランを介して麻酔の深化と維持を達成し、最大終末潮汐イソフルラン濃度1.3%を目標とする。
  8. 気管抜管まで、臨床的および器械的モニタリング(パルス酸素濃度測定、ドップラーおよび侵襲的血圧、3誘導心電図、EEG、直腸温度モニタリング、吸入および呼気ガス)を確実に行う。
  9. 水分補給を維持するには、リンゲル乳酸塩を静脈アクセスを介して5ml/kg/hの連続速度注入(CRI)で提供します。つま先のピンチを使用して、常に10分間隔で適切な麻酔を確認してください。
  10. マヌブリウム胸骨から両顎の角度にポビドンヨウ素を使用して手術野を消毒する。次に、手術野の滅菌ドレープを行う。
  11. 手術中は、リドカインをCRI50マイクログラム(μg)/kg/minで、フェンタニルを3μg/kg/hで鎮痛剤に投与する。自発的または補助的な換気と許容性高カルシウム血症を適用します。手術中に少なくとも1回は動脈血ガス分析を行う。
  12. 関連する低血圧(平均動脈圧<60mmHg)をノルアドレナリンで治療する。加熱パッドまたは加熱強制加温システムを使用して低体温(直腸温度≤38°C)を予防します。

2. 外科的段階 – ステップI

  1. マヌブリウム・スターニから顎の角度/喉頭のレベルまでの中央の皮膚切開で手術を開始します。メス、外科用はさみ、鉗子で皮膚と軟部組織を鋭く解剖します。鈍い解剖によって下皮と脂肪パッドを内側に分離する。
  2. 鈍解剖により左側に胸鎖乳突筋の前上隆起部を内側に進入し、微小鉗子と外科用ハサミを用いる。
  3. 巨視的に、鈍い調製を行い、左CCAを遠位迷走神経から慎重に分離し、さらにマイクロ鉗子および外科用ハサミを使用して喉頭麻痺を回避する(図2)。左CCAの分岐部が術中ランドマークとして機能することに留意されたい(図3 および 図4A)。以下のすべてのステップでは、軟部組織スプレッダーを使用して外科的視覚化を改善します。
  4. 迷走神経からの左遠位CCAの調製および解放が成功した後、パパベリン(40mg / ml、0.9%等張性塩化ナトリウム溶液で1:1希釈)を局所的に投与する。マイクロスワブですべての血管セグメントを継続的に保護し、続いてさらにパパベリンを外部に投与します。パパベリンを浸した左CCAを自家筋肉組織の下に置き、手術顕微鏡の光の下で血管を乾燥から保護する。
  5. 手術中の外科医の快適さを最大限に引き出しながら、側面を切り替えます。右側で同じ外科的処置を繰り返す。CCAを、予め定義されたランドマーク(顎の角度/喉頭および内頸静脈のレベルでの頸動脈分岐; 図4A,B)。スプレッダーを再挿入し、前述のようにマイクロスワブとパパベリンを投与します。
  6. 右近位CCAの結紮前に、静脈耳カテーテルを介してヘパリン(500国際単位(IU)/ kg)を全身に注射する。
  7. これからは手術用顕微鏡を使ってください。まず、動脈血管の張力を避けるために、巨視的に見える近位ランドマークの端部に直接4-0の非吸収性縫合糸で右近位CCAを結紮する。
    1. 第二に、最初の4-0合字から遠位に切断した後、得られる動脈パウチがすべての動物において約3〜124mmの標準化された長さになることを考慮して、測定用の容器クリップを使用して、遠位に正確に4〜4〜0の非吸収性合字を適用する(図5A、C)。
  8. 6-0合字を締め付けた後、内皮損傷を避け、血栓形成を防ぐために灌漑用の長い血管セグメントを作成するために、一時的な血管クリップ(脳動脈瘤手術で通常使用されるように)で右CCAをできるだけ遠位にクランプします(図5B)。
  9. 次に、4-0の非吸収性合字に遠位にカットを実行します。動脈パウチを採取するために(図5C)、6−0非吸収性結紮まで遠位に第2の切断を行う。
  10. 動脈パウチをすべての軟部組織から細心の注意を払って清掃し、血管クリップでその長さ、幅、深さを測定します(図5C)。それ以上の修正が必要ない場合は、自家動脈移植片をヘパリン化溶液(0.9%等張塩化ナトリウム中500IU / 100ml)に室温で保持し、さらに使用するまで保管してください。

3. 動脈パウチの劣化

  1. 動脈パウチの分解が必要な場合は、軟部組織を細心の注意を払って清掃し、実験当日に室温で5mlのトリス緩衝液に溶解した100IUのブタエラスターゼで20分間プレインキュベートする。ブラシテクニックは使用しないでください。シェーカーを使用して動脈嚢内および外腔内にインキュベートする。
  2. パウチを0.9%等張塩化ナトリウムのヘパリン化溶液に入れる前に、0.9%等張塩化ナトリウム溶液中の解剖学的鉗子で3分間穏やかに3回スワイプし、残りのブタエラスターゼを洗い流す。
  3. 必要に応じて、動脈ポーチの内腔をシリコーン製のマイクロチューブで開いたままにしておきます。濡れたマイクロパディングで外科的処置全体を通して左右のCCAを細心の注意を払って保護します。

4. 外科的段階 – ステップII

  1. CCAをさらに調製するために、その真下に2つの丸いマイクロ綿棒を置いて、動脈をより表面的に動かす。次に、動脈の視覚化を改善するために、遠位3分の1の左CCAの下に紫色のパディングが付いたマイクロスワブを1つ入れます。
  2. 100mlの0.9%等張性塩化ナトリウムに溶解した500IUのヘパリンと組み合わせた0.9%等張性塩化ナトリウムの溶液で右近位CCAを洗い流す。緊張のない吻合を作成するには、右CCAを脂肪パッド/気管周囲筋組織の下に置き、外科用はさみを使用して左側にトンネルします。動脈の軟部組織を除去する。
    1. 次に、マイクロハサミと鉗子を使用して、右CCAの近位側で2mmの魚の口切開を行います。
  3. 手術台の側面を変更します。左遠位CCAを別の一時血管クリップでクリップし、続いて近位左CCAを2つの一時血管クリップでクリップします。濡れたマイクロ綿棒を使用して、すべての露出した血管セグメントを外科用光の下で乾燥から保護します。
  4. 左CCAの遠位3分の1を軟部組織から完全に解放し、関節切除術を行う。外科用マイクロ鉗子を使用し、柔らかくいくつかの軟部組織をつかむ。次に、動脈を上昇させ、外科用マイクロハサミで左遠位CCAをゆっくりと切開する。容器セグメントをヘパリン(100mlの0.9%等張塩化ナトリウム溶液に溶解した500IU)で洗い流す。
  5. 湾曲したマイクロ鉗子及びマイクロハサミで動脈切除術を行った後、左CCAの遠位3分の1に位置する動脈切除術を遠位に拡大し、右頸動脈の直鎖の直径の約2倍及び自家移植片を測定する。これにより、動脈嚢への十分な血流が可能になる。
  6. ヘパリン処理した生理食塩水から動脈パウチを取り出す。分岐が計画されている外科用フィールドにポーチを置きます。非吸収性の9-0縫合糸で尾側に位置する右頸動脈鈍い後部を縫合し始め、続いて魚の口の切開のレベルで頭蓋に位置する後部側に縫合糸を縫合する。背面を遠位から近位までシングルステッチで縫製仕上げます。
  7. 縫合中は、すべてのエラスターゼプレインキュベートされたパウチを連続灌漑で湿らせたままにしてください。パウチの血管壁を縫合しながら、湾曲した外科用マイクロ鉗子を使用して、その先端で内腔を静かに開きます。左または近位右CCAの部分を縫合するときはいつでも、まっすぐな外科用マイクロ鉗子を使用してください。その後、水平裏面を縫合する。
  8. 次に、動脈瘤のドームから始めて、その基部に移動する水平前側を縫合する。その後、前面の遠位に単一のステッチが尾状に移動することから始めます。
    1. 吻合を縫合しながらすべてのステップ4.5\u20124.8では、医原性狭窄を避けるために動脈切除術に近い血管の部分をつかむだけに注意してください。また、ヘパリン化塩化ナトリウム溶液(100mlの0.9%等張塩化ナトリウムに溶解された500IU)で満たされたシリンジで、外科的処置全体を通してすべての血管セグメントを外側に連続的に湿らせ、湿ったマイクロ綿棒で保護する。
    2. 吻合を終える前に、管腔内のヘパリン処理された0.9%等張性塩化ナトリウム溶液(100mlの0.9%等張性塩化ナトリウムに溶解した500IU)で複合体全体を灌漑する。エラスターゼ修飾動脈パウチは、乾燥して血栓する傾向が強いため、できるだけ早く縫い付けなければならないことに注意してください。円周血管の消化に関するパウチ内の残留エラスターゼ濃度の攻撃的な挙動のために、血管複合体を迅速に再灌流する手術を迅速に進める。
  9. すべての一時的な血管クランプを段階的に取り外します。
    1. 左側のCCAから遠位クランプを取り外します。軽度の出血を受け入れ、吻合部にマイクロ綿棒を優しく刻印してそれを固くする。その後、右CCAのクランプを外し、血栓形成を避けるためにマイクロ綿棒と鉗子で優しく押します。
    2. 必要に応じて、十分な凝固を提供するために一時的な血管クリップを交換してください。その後、両方の容器クリップを左側から近くから取り外します。いずれかのステップで必要に応じて、クリップを交換して凝固を許可したり、再ステッチングを実行したりします。
  10. この段階で血管複合体の蛍光血管造影を行う(図6 及び 図7)。
    注:蛍光血管造影は、2つのバンドパスフィルター、ビデオカメラ付きスマートフォン、および自転車のスポットライトを使用して、1mlのフルオレセインIVを投与することによって行われる。この手順は、既に他の箇所で説明されている20、21、22。
  11. 最後に、手術室を閉じます。吻合を保護するために、単一の節を有する3-0再吸収可能な縫合糸で脂肪パッドを再適応させ、穏やかに縫合する。同じ方法で下皮と皮膚を閉じます。

5. 術後段階

  1. 手術終了時にイソフルランおよび全身鎮痛剤の投与を中止し、嚥下反射が戻ったらすぐに気管抜管を行う。
  2. 0.5mg / kgのメロキシカムIV、10mg / kgのアスピリン(ASS)IV、100μgのビタミンB12 SCおよび20mg / kgのクラモキシルIVを投与する。
  3. ウサギが自発的に胸骨臥位を取り戻すまで、補助的な酸素補給と活発な温暖化を提供します。
  4. げっ歯類およびウサギの疼痛の評価および管理のためのガイドラインに従って、術後フォローアップおよび動物ケアを最初の3日間1日4回行う23,24。
  5. 疼痛評価用スコアシートに従って、外耳にフェンタニルパッチ(12μg/h)、メロキシカムを1日1回SCで3日間、メタドンをレスキューセラピーSCとして術後鎮痛剤を投与する。250IU/kgの低分子ヘパリン(LMH)をすべてのウサギの皮下に3日間投与する。

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結果

7匹の動物のパイロットシリーズに続いて、合計16匹の動物が実験プロトコールに含まれました。2匹の動物が早死にしたため、最終分析から除外された(死亡率12.5%)。14匹の動物について計算したところ、蛍光血管造影時の即時動脈瘤開存率は、対照群および改変群の両方で71.43%であった。4つの動脈瘤を連続した血栓排出で再開しなければならず、蛍光血管造影を繰り返した後、すべての症例(100%)において文書化された開存性があった。MR-および蛍光血管造影における動脈瘤開存率は、追跡調査後28日目に対照群で85.72%およびエラスターゼ修飾群で85.72%であった(2匹の動物は完全な親動脈および動脈瘤血栓症を示したため、さらなる分析から除外された)。部分血栓症は、残りの12例中3例においてMRイメージング(図9)の3次元再構成を分析することによって観察された。両群とも、時間の経過とともに動脈瘤サイズの増加を示した。対照群:作成時の6.48±1.81 mm3に対し、追跡調査時の19.85 ± 6.40 mm3、p = 0.037(すべての統計的検定...

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ディスカッション

私たちの研究は、ウサギの異なる壁条件を持つ真の分岐動脈瘤モデルを作成することの実現可能性を示しています。全体として、平均体重3.7±0.09kg、平均年齢112±3日を有する14匹の雌ニュージーランド白ウサギが研究に含まれた。全動脈瘤の85.72%が28日間の追跡期間中、特許のままであった。2匹の動物が早死にした(死亡率12.5%)。

以前の研究は、血管内動脈瘤治療の管理を分析するための様々な頭蓋外動脈瘤モデルを示唆した25、26、27、28。しかし、これらのいずれも、異なる壁条件の比較を可能にしていない。以前の実験は、動脈瘤側壁ラットモデル29における脱細胞化動脈瘤を既に研究している。現在の研究で提示されたモデルは、異なる壁条件を模倣した真の動脈嚢分岐モデルであるため、翻訳的精錬...

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開示事項

この研究は、スイスのアーラウ州カントンスピタル・アーラウ研究評議会とスイス国立科学財団SNF(310030_182450)の研究資金によって支援されました。著者らは、提示された研究の設計と実施について単独で責任を負い、競合する利益を宣言しません。

謝辞

著者らは、周術期における優れた支援と技術支援についてOlgica BeslacとKay Nettelbeck氏に、長期の動物衛生の献身的な監督に対してAlessandra Bergadano(DVM、PhD)に感謝している。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
3-0 吸収性縫合糸Ethicon Inc., USAVCP428G
4-0 非吸収性縫合糸B. Braun, ドイツG0762563
6-0 非吸収性縫合糸B. Braun, ドイツC0766070
9-0 非吸収性縫合糸B. Braun, GermanyG1111140
AdrenalineAmino AG1445419任意のジェネリック
AmiodaroneHelvepharm AG、一般的な
麻酔器Drä 5078567。
アスピリンサノフィ-アベンティス(スイス)SA622693は任意の一般的な
アトロピンLabatecファーマSA6577083任意の一般的な
バンドパスフィルター、青ThorlabsFD1B、任意の他の
バンドパスフィルター、緑ThorlabsFGV9任意の他の
バイポーラ鉗子
自転車スポット他の
ビーマー血管クリップ(2 x)B.ブラウンメディカルAG、Aesculap、スイスFD560R一時的な
バイスペクトル指数(新生児)他の
血圧カフ(新生児)他の
クラモキシルグラクソスミスクラインAG758808任意のジェネリック
デクスメデトミジン、エバーファーマ、136740-1任意の一般的な
心電図電極、その他の
エラスターゼ、シグマ、アルドリッチ、45125任意のジェネリック
、エフェドリン、アミノAG1435734、任意のジェネリック
、エスモロール、OrPha Swiss GmbH3284044、任意のジェネリック
フェンタニル(静脈内使用)ヤンセン・シラグAG98683任意のジェネリック
、フェンタニル(経皮)メファ・ファーマAG4008286、任意のジェネリック
、フルオレセイン、キュラティスAG、5030376、任意のジェネリック
、フラグミン、ファイザー、PFE、スイスGmbH1906725、任意のジェネリック
、グリコ、任意のジェネリック
、加熱パッド、その他
等張性塩化ナトリウム溶液(0.9%)フレゼニウスKABI336769任意のジェネリック
ケタミンファイザー342261任意のジェネリック
ラボラトリーシェーカースチュアートSRT6他の
リドカインStreuli Pharma AG747466任意のジェネリック
Longuettes任意の他の
メタカムベーリンガーインゲルハイムP7626406、一般的な
メタドン、シュトロイリファーマAG1084546、一般的な
マイクロチューブ、その他の
マイクロニードルホルダー、その他の
ミダゾラムアコードヘルスケアAG、7752484一般的な
ニードルホルダー、その他
O2-フェイスマスク他の
手術用顕微鏡ワイルド・ヘールブルッグ
パパベリン・ビクセルプリ
ロカイン・リドカイン・クレームエムラジェネリック
プロポフォールB. ブラウン・メディカル AG、スイスジェネリック
パルスオキシメーター
直腸温プローブ(新生児)、その他の
ロピバカイン、アスペン、ファーマ、シュヴァイツGmbH1882249、ジェネリック
、スキャルペル、スワン・モートン、210その他の
小動物シェーバーその他の
スマートフォン、その他の
軟部組織鉗子その他
軟部組織スプレッダー、その他の
ステンレス製スポンジボウル、その他の
滅菌マイクロスワブその他の
聴診器、
ストレートおよび湾曲したマイクロ鉗子、
ストレートおよび湾曲したマイクロハサミ
直線および湾曲した鉗子他の
をドレープ
任意の外科用はさみ他の
任意のシリンジ 1 ml、2mlおよび5 ml他の
任意のトリスバッファーSigma Aldrich93302任意の一般的な
血管クリップアプリケーターB.ブラウン、ドイツFT495T
静脈および動脈カテーテル 22 G任意のジェネリック
VitarubinStreuli Pharma AG6847559任意のジェネリック
Yasargil titan 標準クリップ (2 x)B. Braun Medical AG, Aesculap, SwitzerlandFT242Ttemporary
は他の、ライト、、、、、、、任意の 他の、、、、その他のその他の外科用はさみ他の、

参考文献

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