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方法論記事

1匹のウサギにおける血行動態の異なる嚢状エラスターゼ消化動脈瘤の作製

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DOI:

10.3791/62518

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2021年4月15日

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1Department of Neurosurgery, Kantonsspital Aarau, 2Cerebrovascular Research Group, Department for BioMedical Research, University of Bern, 3Experimental Surgery Facility, Department for Biomedical Research, Faculty of Medicine, University of Bern

この記事について

サマリー

このプロトコルは、異なる血行動態(断端と分岐星座)を持つ2つのエラスターゼ消化動脈瘤を持つウサギモデルを作成するための手順を説明しています。これにより、1匹の動物内で異なる血管構造および血行動態状態の動脈瘤における新しい血管内デバイスの試験が可能になります。

要約

ヒト頭蓋内動脈瘤に近い血行動態、形態学的、および組織学的特徴を持つ前臨床動物モデルは、病態生理学的プロセスの理解と新しい治療戦略の開発とテストにおいて重要な役割を果たします。この研究は、新しいウサギ動脈瘤モデルを記述することを目的としています 同じ動物内で異なる血行動態を持つ2つのエラスターゼ消化嚢状動脈瘤の作成を可能にします。

平均体重4.0(±0.3)kg、平均年齢25(±5)週齢の5匹の雌のニュージーランド白ウサギに、顕微手術断端および分岐部動脈瘤の作成を受けました。1つの動脈瘤(断端)は、腕頭体幹の起点における右総頸動脈(CCA)の露出によって作成されました。一時的なクリップがCCAの原点に適用され、別のクリップが2 cm上に適用されました。このセグメントを100Uのエラスターゼの局所注射で20分間処理した。第2の動脈瘤(分岐部)は、エラスターゼ処理された動脈嚢を右CCAから左CCAの端から側への吻合部に縫合することによって作成されました。開存性は、作成直後に蛍光血管造影によって制御されました。

平均手術時間は221分であった。同じ動物における2つの動脈瘤の作成は、合併症なしにすべてのウサギで成功した。エラスターゼインキュベーションによる極端な組織反応と即時管腔内血栓症を示した1つの分岐動脈瘤を除いて、すべての動脈瘤は手術直後に特許を取得しました。手術中および最大1カ月の追跡期間中の死亡率は観察されなかった。罹患率は一過性前庭症候群(ウサギ1匹)に限定され、1日以内に自然に回復した。

ここで初めて実証されたのは、断端と分岐の血行動態特性と高度に変性した壁の状態を備えた2つの動脈瘤ウサギモデルを作成する可能性です。このモデルは、異なる流動条件下での動脈瘤生物学に基づいて、自然な経過および潜在的な治療戦略の研究を可能にする。

概要

頭蓋内動脈瘤は、破裂後の死亡率が50%に達し、患者の10〜20%で長期障害がある重篤な状態です1。過去10年間で、血管内治療の選択肢が急速に発展しましたが、同時に、コイル状の後、動脈瘤再開通の最大33%で再発率も増加しています2,3。動脈瘤の閉塞と再開通の根底にある病態生理学をよりよく理解し、新しい血管内デバイスの開発とテストのために、現在、血行動態、形態学的、および組織学的特徴がヒト頭蓋内動脈瘤の特徴を模倣する信頼性の高い前臨床モデルが必要です4,5,6.今日の時点で、前臨床試験の標準として定義されたモデルはなく、広範囲の種と技術が研究者に利用可能です7,8。

しかしながら、ウサギは、その頸部動脈とヒト脳血管との間のサイズおよび血行力学的類似性、ならびにその類似した凝固および血栓溶解プロファイルのために特に興味深い種である。総頸動脈(CCA)にエラスターゼ消化嚢状動脈瘤を有するいくつかのモデルは、流動条件、幾何学的特徴、および壁特性の点でヒト頭蓋内動脈瘤と定性的および量的類似性を示している9,10,11,12。本研究では、断端と分岐エラスターゼ消化動脈瘤を同一動物に持つ新しいウサギ動脈瘤モデルを作成する技術を説明することを目的としています。手術技術は、Hoh et al.13およびWanderer et al.14の技術に触発され、優れた標準化と再現性を提供し、死亡率と罹患率を低くするためにわずかな変更を加えています。

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プロトコル

注:実験はスイスのベルン州の動物管理のための地方委員会(申請番号BE108 / 16)によって承認され、すべての動物の世話と手順は、制度上のガイドラインと3Rの原則15,16に従って実施されました。データは ARRIVEガイドラインに従って報告されます。周術期管理は、理事会認定の獣医麻酔科医によって行われました。この研究では、平均体重4.0(±0.3)kg、平均齢25(±5)週齢の雌のニュージーランド白ウサギを、22〜24°Cの室温で飼育し、水、ペレット、干し草に自由にアクセスできる12時間の明暗サイクルで飼育しました。

1.術前段階と麻酔

  1. 獣医麻酔医協会と欧米獣医麻酔鎮痛学会が推奨する臨床検査を実施し、各動物の体重を測定し、粘膜を評価し、毛細血管の補充時間と脈拍の質を文書化し、肺と心臓の聴診と腹部触診を行うことにより、ウサギが健康であることを確認します。
  2. 臨床所見に基づいて、各ウサギ17に米国麻酔科学会(ASA)分類を帰属させる。ASA Iスコアの動物にのみ手術を行います。
  3. 両方の外耳を剃り、耳介動脈と静脈にプリロカイン-リドカインクリームを塗ります。ケタミン20 mg / kg、デクスメデトミジン0.1 mg / kg、メタドン0.3 mg / kgの皮下注射(SC)を組み合わせて深部鎮静を実現します。.動物を15分間邪魔しないでください。緩めたフェイスマスクを通して酸素補給(3 L / min)を与え、パルスオキシメータで監視します。
  4. 22 Gのカニューレを左耳介中心動脈と耳介静脈に配置します。効果(嚥下反射の喪失)まで、プロポフォール1〜2 mg / kgの静脈内(IV)で全身麻酔を誘発します。.シリコンチューブ(内径3mm)を介して気管内挿管を進めます。
  5. 額を剃って小児脳波(EEG)センサーを配置します。術野を削り、塩酸ロピバカイン0.75%皮内注射します。
  6. ウサギを背側横臥の手術台に置き、フルモニタリングを設置し、気管内チューブを低抵抗小児サークルシステムに接続します。酸素中のイソフルランの投与で麻酔を維持し、1.3%の最大潮汐終末(Et)濃度を目標とする。
  7. 静脈アクセスを介してリンゲル乳酸5 mL / kg / hの連続注入を提供します。.パルスオキシメトリ、ドップラーおよび侵襲的血圧、3誘導心電図、EEG、直腸温度、吸入および呼気ガスによる抜管までの臨床的および機器的モニタリングを確実にします。
  8. マニュブリウム胸骨から顎の角度までポビドンヨードで手術野を消毒し、滅菌ドレープを適用します。手術中は、リドカイン(50μg / kg / minの定速注入(CRI))とフェンタニル(CRI3〜10μg / kg / h)を鎮痛します。自発換気または補助換気を行います。寛容な高炭酸ガス血症を許可します。
  9. 手術中に少なくとも1回の動脈血ガス分析を実行します。低血圧(平均動脈圧が60mmHg未満)の場合は、ノルアドレナリンで治療し、効果があるまで滴定する。低体温を防ぐために、加熱パッドまたは加熱強制空気加温システムを使用してください(目標:直腸温度37.5〜38.5°C)。
    注:侵襲性動脈血圧は左耳動脈で測定されるため、左CCAのクリッピングは血流を停止し、曲線を抑制します。その後、血管が再び開くまで、血圧をドップラー技術で測定する必要があります。

2.手術

  1. 接近
    1. 舌骨からメスでマニュブリウム胸骨の尾側1.5 cmまで中央の皮膚切開を行います。内側切開から皮下組織や脂肪組織を整えながら、綿密な止血を行います。
    2. 胸骨頭筋を付着性結合組織から解放し、ミオクローヌスを避けるためにリドカインを局所的に塗布します(2〜4 mg / kg、リドカイン1%を優先)。胸骨頭筋の内側に右CCAを露出させ、濡れた綿棒で濡らした状態に保ちます。
    3. 次に、胸頭筋の外側部分と近位部分を準備し、血管ループで内側に引っ込めてCCAを露出させます。外頸静脈を特定し、湿ったマイクロスワブで保護します。
    4. 腕頭体幹の分岐部が動脈を露出するまで、近位CCAに沿って結合組織を注意深く解剖します。動脈から来る小さな枝がある場合は、焼灼器でそれらを凝固させます。
      注意: 神経の損傷を避けるように注意してください。
  2. 分岐部動脈瘤に対する断端動脈瘤の作成と組織採取
    1. 適切なCCAをクリッピングする前に、抗凝固時間(ACT)を測定し、血栓塞栓性イベントを回避するために、耳静脈を介してナトリウムヘパリン(80 EI / kg)を全身投与します(麻酔チームによって実行されます)。
    2. 次に、2つの一時的なクリップを適用します:最初のクリップはCCAの原点にあり、2番目のクリップはCCAから2 cm離れています(図1A)。容器の下にゴムパッドを置き、血管拡張のためにパパベリンHCL(40 mg / mL;0.9%生理食塩水に溶解した1:1)ですすいでください。.
    3. マイクロハサミを使用して慎重に外膜を取り除きます。22 G IVカテーテルを使用して遠位クリップの下に動脈切開を行い、カテーテルを近位クリップまで尾側に挿入します(図1A、B)。
    4. 血液が見えなくなるまでヘパリン化NaCl(500 U / 100 mL、0.9%生理食塩水)でセグメントを管腔内に洗い流し、最後に結紮糸でカテーテルを固定します(4-0)。次に、カテーテルを介して、0.1〜0.2 mLのエラスターゼ(100 IUを5 mLのトリスバッファーに溶解)を動脈セグメントに注入し、20分間インキュベートします(図1B)。
    5. 左側の解剖から始めて、左側のCCAを公開します(セクション2.3を参照)。エラスターゼとのインキュベーション時間の20分後、エラスターゼ溶液をクリアし、シリンジを交換して動脈セグメントを0.9%NaClで約10回すすぐ。
    6. 2つの結紮糸(6-0)を適用します:最初の結紮糸は近位クリップの5 mm遠位にあり、2番目の結紮糸は動脈切開のすぐ近くにあります(図1C)。血管を最初の結紮糸の~3 mm上に切断し、2番目の結紮糸と遠位クリップの間にもう一度切断します。この自家移植片を、分岐部動脈瘤ができるまでヘパリン化溶液(0.9%生理食塩水500 U / 100 mL)に保管してください(図1D)。最後に、最初の近位クリップを慎重に開き、動脈瘤(長さ、幅、深さ)を測定します。
  3. 分岐部動脈瘤の作成
    1. 胸骨頭筋を内側に解剖して左側を準備し、左CCAの~2cmを露出させます。ミオクローヌスを避けるために筋肉にリドカインを局所的に塗布します。
    2. 頸動脈の下にガーゼボールと手袋をはめた小さな綿棒を置きます。パパベリンを塗ります。HCl局所(40 mg / mL;1:1を0.9%生理食塩水に溶解)。.顕微鏡下で作業を続ける:動脈瘤ポーチを準備し、外膜を取り除きます。動脈瘤ポーチ(長さ、幅、深さ)を測定します。
    3. 右CCAの開いた部分をヘパリン処理NaClで洗い流し、必要に応じてクリップを~1cmに交換して、縫合糸を自由に操作できるようにします。外膜を慎重に取り除き、右CCAの断端に横方向に~2mmの縦方向の切開を行います。
    4. 次に、左側のCCAに2つの一時的なクリップを適用して、~1 cmのセグメントを区切り、その間の外膜を取り除きます。23 Gの針で動脈切開を行います。セグメントをヘパリン化NaCl(0.9%生理食塩水500 U / 100 mL)で洗い流します。.マイクロハサミを使用して動脈切開を~4〜5 mmに拡大し、右CCAと動脈瘤ポーチの縫合を可能にします(図1E)。縫合手順全体を通して血管を灌漑し、湿ったマイクロスワップで血管を保護します。
    5. 9-0非吸収性縫合糸で吻合を行います。
      1. 右頸動脈鈍器の近位後壁を、左CCAの動脈切開の近位端から始めて5針で縫合する。次に、動脈瘤ポーチの裏側を、左CCAの動脈切開の遠位端から始めて、4〜5針縫合します。
      2. 魚口切開のレベルで遠位裏側を続け、動脈瘤グラフトの垂直裏側を3針縫合する。魚の口の切開の前面を3針縫合し、上向きに開始して下に移動します。
      3. 左CCAと動脈瘤グラフトの前面と右CCAの間の前縫合糸を~6針で仕上げます。吻合を終了する前に、ヘパリン化0.9%生理食塩水で血管を管腔内ですすいでください。
    6. クランプを取り外す前に、抗凝固時間(ACT)をもう一度測定し、適応用量のヘパリンを全身投与します(ターゲット:ベースラインACTの2〜3倍)。
    7. 止血のためにマイクロスワブで吻合部に圧力をかけながら、右側のCCAのクリップを取り外します。次に、左側のCCAから遠位クリップを取り外して続行します。大きな出血がない場合は、血流を可能にするために、左側のCCAの近位クリップを取り出し続けます。吻合部からの出血がある場合は、ガーゼボールと綿棒で圧力をかけます。数分待ちます。それでも問題が解決しない場合は、クリップを交換して再ステッチを実行します。
      注意: 20〜30mLを超える失血は、回復段階を危険にさらす可能性があります。
  4. 開存性の管理と文書化
    1. すべての血管を開いた後、結果を写真で文書化し、測定します(図1F および 図2A、B)。
    2. 侵襲性動脈血圧曲線(外頸動脈の直接枝である耳動脈で測定)を介して遠位CCAの流れの回復を確認し、これも正常に戻るはずです。
    3. 2つのバンドパスフィルター、ビデオカメラ、自転車用スポットライトを使用して、1 mLのフルオレセインIVを投与することにより、蛍光血管造影を実行します。手順18,19全体の説明については、以前の出版物を参照してください。
  5. クロージャ
    1. 吻合部に脂肪パッドを再適応させ、4-0吸収性縫合糸で縫合します。最後に4-0吸収性縫合糸を用いて単縫合で皮下組織と皮膚を縫合する。

3.術後段階

  1. 手術の終わりに、鎮痛効果を維持するために、復帰せずにイソフルランおよび全身鎮痛を中止する。気管抜管を行う前に、嚥下反射の制御が戻ったことを確認してください。
  2. 鎮痛を確実にするためにメロキシカム0.5 mg / kg IV、即時血栓性イベントを防ぐためにアスピリン(ASS)10 mg / kg IV、抗生物質予防としてビタミンB12 100 μg SCおよびクラモキシル20 mg / kg IVを投与します。.
  3. ウサギが自発的に胸骨横臥を取り戻すまで、補助的な酸素化と加温を提供します。痛みの兆候が観察された場合は、メタドンによるレスキュー鎮痛を実行します。.げっ歯類とウサギの痛みの評価と管理のためのガイドラインに従って、術後のフォローアップとケアを最初の3日間は1日4回行います23,24。
  4. 外耳にフェンタニルパッチ(12 μg / h)を適用し、メロキシカム1x / SCを3日間、レスキュー療法としてメタドンを使用し、痛みを評価するためのスコアシート(補足ファイル)を使用して術後鎮痛を確認します。.

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結果

断端と分岐部動脈瘤の作成は、術中合併症なしに5匹のニュージーランドの白ウサギすべてで成功しました。手術中または24±2日間の追跡期間中に死亡率は観察されなかった。1匹のウサギは前庭症候群と右側の失明を伴う術後合併症を経験しました。動物は24時間後に完全かつ自発的に回復した。この合併症は、その通常の活動(自由な動き、水と食物の摂取、他の動物との相互作用)を妨げず、特別な治療を必要としませんでした。自発的な動脈瘤破裂はなかった.

手術の平均期間は221分(190〜255分の範囲)でした。エラスターゼインキュベーションと即時血栓症による極端な組織反応を示した1つの分岐動脈瘤を除いて、すべての動脈瘤は手術直後に特許を取得しました。経過観察時に,磁石共鳴血管造影(図3)および組織摘出後の肉眼的検査(図4)により動脈瘤開存性を確認した。手術中にすでに血栓を起こした分岐部動脈瘤を除いて、すべての動脈瘤はフォローアップエンドポイントで依然として特許を取得していました。これにより、...

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ディスカッション

動脈瘤作成のための最も一般的な技術は、開放法または血管内法のいずれかを介して、右CCAの起点に断端動脈瘤を作成することを含む。このモデルは、時間20,21とともに開いたままの安定した非成長動脈瘤であることが検証されています。第2の可能な技術は、左のCCAを吻合し、分岐部14、22、23に動脈瘤ポーチを縫合することによって動脈分岐動脈瘤を顕微手術で作成することを含む。どちらの方法も血管内デバイスの試験および病態生理学の研究に適していることを示しているが、動脈瘤の形態、したがって、関与する血行動態力および流動特性は実質的に異なる。既存のモデルでは、1匹につき1つの動脈瘤タイプしか作成できないことを考えると、分岐タイプの動脈瘤の自然な経過と断端タイプの動脈瘤の自然な経過を直接比較することは現在のところ困難です。

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開示事項

著者は利益相反を宣言しません。

謝辞

著者らは、ハンス・ルドルフ・ウィドマー教授、ルカ・レモンダ博士、ハビエル・ファンディーノ教授の科学的支援と技術的貢献に感謝します。手術中のアドバイスをしてくれたオルギカ・ベスラックと、彼の助けをしてくれたケイ・ネッテルベックに特に感謝します。さらに、ダニエラ・カソーニDVM、博士号、医学博士に感謝します。ルイサナガルシア、PD博士アレッサンドラベルガダーノ、カルロッタデトット博士の献身的な獣医サポート。

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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
4-0 吸収性縫合糸Ethicon Inc., USAVCP292ZH
4-0 吸収性縫合Ethicon Inc., USAVCP304H
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, ドイツG1111140
AdrenalineAmino AG1445419 any generic
AmiodaroneHelvepharm AG、一般的な
麻酔器Drä 5078567。他の
アスピリンサノフィ-アベンティス(スイス)SA622693任意の一般的な
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他の
任意のバンドパスフィルター緑ThorlabsFGV9任意の他の
ビーマー血管クリップ(2x)B.ブラウンメディカルAG、Aesculap、スイスFD560R、他の
バイポーラ鉗子、他の
バイスペクトル指数(新生児)、その他の
血圧カフ(新生児)、その他の
Bycilcesスポットライト他の
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任意のジェネリック
エラスターゼシグマ アルドリッチE7885
心電図電極
エフェドリンアミノ AG1435734
エスモロールOrPha Swiss GmbH3284044
フェンタニル (静脈内使用)ヤンセン・シラグ AG98683
フェンタニル(経皮)Mepha Pharma AG4008286
FluoresceineCuratis AG5030376
FragminPfizer PFE Switzerland GmbH1906725
加熱パッドまたは加熱強制空気加温システム
等張性塩化ナトリウム溶液(0.9%)ゼニウスKABI336769
ケタミンPfizer PFE Switzerland GmbH342261
lid retractorApproach
LidocaineStreuli Pharma AG747466
Longuettes
MetacamBoehringer IngelheimP7626406Medication
MethadoneStreuli Pharma AG1084546 Sedaton
マイクロ鉗子 湾曲ウルリッヒ スイス、スイスU52-015-15
マイクロ鉗子  ストレート 2xウルリッヒ スイス、スイスU52-010-15
マイクロハサミウルリッヒ スイス、スイスU52-327-15
ミダゾラムアコード ヘルスケア AG7752484
針 23 G動脈切開
ニードルホルダー
O2-フェイスマスク
手術顕微鏡Wild Heerbrugg
PapaverinBichsel局所アプリケーション
ポビドン ヨウ素Mundipharma Medical Company任意のジェネリック
プリロカイン-リドカイン クレームエムラ
PropofolB. Braun Medical AG、スイス全身麻酔
パルスオキシメーター
直腸温プローブ(新生児)
Ringer LactateBioren Sintetica SAInfusion
RopivacainAspen Pharma Schweiz GmbH1882249局所麻酔
ScalpellSwann-Morton210
小動物シェーバー
軟部組織鉗子
軟部組織スプレッダー
ステンレス鋼スポンジボウル滅菌
マイクロスワブ
診器
手術ドレープ
手術用ハサミ
シリンジ 1 mL、2 mL、5 mL
Tris-BufferSigma Aldrich93302エラスターゼ溶液
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
血管ループアプローチ
ビデオカメラまたはスマートフォン
VitarubinStreuli Pharma AG6847559
Yasargil titan 標準クリップ (2x)B. Braun Medical AG, Aesculap, SwitzerlandFT242T
糸 はア、、フレ聴

参考文献

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