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方法論記事

訓練と研究のための動脈瘤疾患のブタモデル

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DOI:

10.3791/63616

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2022年3月23日

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1Cardiovascular Area, Jesús Usón Minimally Invasive Surgery Centre, 2Centro de Investigación Biomédica En Red de Enfermedades Cardiovasculares CIBERCV, 3Scientific Director, Jesús Usón Minimally Invasive Surgery Centre, 4Microsurgery Unit, Jesús Usón Minimally Invasive Surgery Centre

この記事について

サマリー

神経放射線学のトレーニングコースと調査研究のための2つの異なる動脈瘤豚モデルの説明。この研究は、これらの動脈瘤ブタモデルの作成の実現可能性と、臨床現場に近い再現可能な方法の証拠を提供します。

要約

大型動物モデル、特にブタは、心血管疾患や治療法の研究、およびトレーニング目的で広く使用されています。この論文では、研究者が動脈瘤疾患の新しい治療法を研究するのに役立つ可能性のある2つの異なる動脈瘤豚モデルについて説明します。これらの動脈瘤モデルは、豚の頸動脈に組織の袋を外科的に追加することによって作成されます。モデルを研究に使用する場合、ポーチは自家でなければなりません。トレーニング目的では、合成パウチで十分です。

まず、右外頸静脈(EJV)と右総頸動脈(CCA)を外科的に露出させる必要があります。EJVは結紮され、短いセグメントから作られた静脈ポーチです。次に、このポーチを縫合して、CCAで行われる楕円形の動脈切開術を行います。モデル作成中は動物をヘパリン化しておく必要があり、血管痙攣を減少させるために局所血管拡張薬を使用することができます。縫合が完了したら、正しい血流を検査し、縫合ラインからの出血と血管の開存性を確認する必要があります。最後に、外科的切開部をレイヤーで閉じ、動脈瘤モデルを画像化するために血管造影を行います。

この動脈瘤性頸動脈モデルを簡略化し、侵襲性と手術時間を短縮するのは、静脈ではなく合成のポーチを使用することです。この目的のために、パウチはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)プロテーゼの一部で事前に調整され、その一端はポリプロピレン製血管縫合糸を使用して密接に縫合され、手術前に滅菌されます。次に、この「嚢」は、説明されているようにCCAで行われる動脈切開術に取り付けられます。

これらのモデルは、動脈瘤形成に関連する生理病理学的事象の多くを再現しませんが、臨床現場で見られる状況と血行動態的に類似しています。したがって、それらは研究やトレーニングの目的で使用することができ、医師は人間のシステムに近い動物モデルでさまざまな血管内技術を学び、実践することができます。

概要

頭蓋内動脈瘤 (IA) は、破裂時の死亡率が最大 50% の重度の脳血管疾患です。これは比較的一般的で致命的な状態であり、血管造影研究で3.6%から6%の有病率が報告されています1。頭蓋内血管は異常に拡張し、喫煙、高血圧、過度のアルコール摂取、または年齢の増加を含むがこれらに限定されない多因子の危険因子により ?? ? 。治療せずに放置すると、IAは自然に破裂し、くも膜下出血(SAH)を引き起こし、重大な罹患率と死亡の原因となる可能性があります2,3,4。また、患者の3分の1が入院や介護を必要とし、SAH患者のうち自立生活に戻れるのは30%に過ぎず、動物実験の必要性が実際に正当化されるほどの深刻な疾患負担となっています5。

今日、IA破裂および出血のリスクが高い患者は、主に血管内コイリング、顕微手術用クリッピング、またはフローダイバーティングステント6,7によって閉塞治療を受けている。血管内手術は、International Subquarchnoid Aneurysm Trial(ISAT)によって評価されており、コイリングはマイクロサージャリー治療よりも安全で侵襲性が低く、したがって重大な副作用が少ないことが示されています3。 これらの理由から、IA治療に使用される最も一般的な技術であるのが血管内治療である3。医師がこれらの低侵襲手術を正しく行うためには、専門的なトレーニングが必要です8。

さらに、IA治療のための新しいデバイスや治療法の開発は、臨床現場に変換する前に、前臨床試験で十分に確立され、テストされる必要があります6,9。IA実験動物モデルには、研究目的や訓練目的の主な目的に応じて異なるものがあります。これらのモデルは、多くの種で実行されており、その制限と利点があります。しかし、それらのすべては、動物に自然なIAがないため、人工的な導入または外科的創造を伴います2,6,9,10,11,12。

ヒトの病態生理学を完全に再現する動物モデルはありませんが、げっ歯類などの小動物は、IAの調査研究で最も頻繁に使用されています6。通常、大型種は、新しい血管内デバイスの開発や治療介入のトレーニングに使用されます2。大型動物モデルでは、IA障害や治療法の研究、およびトレーニングコースに豚を使用するのが一般的です。これは、外科的処置に耐える能力と、人間の脳血管と比較した場合の血管径と血流が類似しているためです2,13。

IA動物モデルの作成方法は、血管造影エンドポイントと組織学的エンドポイントのどちらを評価するかなど、個々の研究プロジェクトの主な目的によって異なります。この意味で、外科的結紮によって作成されたモデル、またはCCAに組織の自家ポーチを追加することによって作成されたモデルは、IA成長研究に使用されます。研究の主要評価項目が IA 破裂である場合、手術モデルは高血圧誘発と組み合わせる必要があります。モデルをトレーニング目的で使用する場合、高血圧を必要とせずにCCAに縫合された合成パウチを使用することで、技術を簡略化できます6。

この論文では、研究者がIA疾患の血管内インターベンションの新しい治療法やトレーニングを研究するのに役立つ可能性のある2つの異なる動脈瘤ブタモデルについて説明します。これらの動脈瘤モデルは、豚のCCAに組織の袋を外科的に追加することによって作成されます。モデルを研究に使用すると、ポーチは自家であるため、外因性の材料の干渉なしに、除外後の動脈瘤の治癒を研究する能力を提供します。トレーニング目的では、血管内解剖学的構造を再現して手順を再現する合成パウチで十分です。

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プロトコル

この実験は、ヘスス・ウソン低侵襲手術センターの倫理委員会によって承認され、すべての処置はスペイン王室令53/2013および欧州規則(2010/63/EC)に従って行われました。

1. 術前準備と麻酔

  1. 1日1回、水と餌に無料でアクセスできる、個別に35〜40 kgの大きな白い豚を飼っています。介入日の2週間前に順応し、臨床検査を実施し、無症状の疾患を検出するための時間を確保します。
  2. 研究中の血栓性イベントを防ぐために、次の経口薬を投与します: アセチルサリチル酸 (1 g/動物/24 時間) とクロピドグレル (75 mg/動物/24 時間) モデル導入の 7 日前から IA 療法まで。
  3. 24時間の絶食期間後にケタミン(10 mg / kg)を筋肉内に注射します。.10分後、1%プロポフォールを静脈内(3 mg / kg)で麻酔を誘発します。.
  4. 気管内挿管後、吸入セボフルランを使用して麻酔を維持します(3%-4.5%吸気画分)。.気管内チューブを、0.5〜1 L / minのフレッシュガス流量で人工呼吸器に取り付けられた半閉鎖の円形麻酔回路に接続します。
  5. 正常炭酸ガス血症(35-45 mmHg CO2)を得るには、換気量を8-10 mL / kgで制御します。.ケトロラック(1 mg / kg)とトラマドール(1 mg / kg)の組み合わせと継続的なレミフェンタニル注入(15-18 μg / kg / h)の初期静脈内投与により、適切な術中鎮痛を確保します。.
  6. 無意識(催眠術)、痛みに対する鈍感さ、筋肉の弛緩、および反射反応の欠如を考慮して、適切な動物麻酔面を確認します14。
  7. 麻酔下の乾燥を防ぐために、手術中は獣医用軟膏を目に使用してください。
  8. 麻酔をかけた動物を手術台で仰臥位に固定します。動物の首を剃り、ポビドンヨードでこすり洗いし、無菌条件下でドレープします。
  9. 滅菌された手袋と材料を使用して、滅菌条件下ですべての手順を実行します。

2. 手術

  1. 外科的アプローチ
    1. 首の正中線の右側2〜3cmに長さ10cmの縦方向の皮膚切開を行います。
  2. ポーチの仕立て
    1. 自家用ポーチ
      1. EJVを露出させるには、皮下組織と脂肪組織を解剖し、止血を行います。
      2. 右胸骨頭症筋を結合組織から分離し、Weitlaner リトラクターで引っ込めて EJV 曝露を促進します。
      3. CCA よりも横方向で深い EJV を露出させて特定します (図 1A)。
      4. 静脈セグメント抽出中に血管内の血流を止めるために、2つのブルドッグ血管クランプを使用します。
      5. EJVの15〜20mmセグメントを分離して、自家ポーチを取得します。
      6. EJVの近位端と遠位端を結紮します。
      7. 抽出した静脈セグメントをヘパリン化生理食塩水(5,000 IU / L)で洗い流します。
      8. 切除されたEJVの内部を確認し、静脈弁が存在しない長さ7〜8mmのセグメントを選択します。
      9. このセグメントは、7/0ポリプロピレンランニング縫合糸で一端を閉じることにより、ポーチに成形します(図1B)。
      10. ポーチは使用までヘパリン化生理食塩水に浸しておきます。.
      11. 結紮されたEJVからの出血がないことを確認します。
    2. 合成パウチ
      1. PTFEプロテーゼ(作成する動脈瘤のサイズに応じて、直径6〜8 mm)から長さ1 cmのセグメントを切り取ります。
      2. 縫合糸の一方の端は、6/0ポリプロピレン血管縫合糸を使用して閉じます。このプロテーゼの閉じた部分を血管接着剤で密封し、縫合線からの出血を防ぎます。
      3. 外科的動脈瘤を作成する前に、この合成グラフトを滅菌します。
  3. 動脈瘤作成手術
    1. CCAを露出させるには、皮下組織と脂肪組織を解剖し、止血を行います。
    2. 右胸骨頭症筋を周囲の結合組織から分離し、Weitlanerリトラクターで引っ込めてCCA曝露を促進します。
    3. CCA を特定します。露出したCCAの頭蓋端と遠位端に2つのシリコン血管ループを配置します(図2A)。この容器を5 cm解剖し、ディセクタでその外膜を取り除きます(図2B)。この外科的アクセス中は、ホーナー症候群につながる可能性のある迷走神経を傷つけないように注意してください。
    4. 血管拡張薬を局所的に投与します(1〜2 mLのニモジピン10 mg / 50 mLなど)血管 ?? ? を予防します。.
    5. CCAクロスクランプの5分前にヘパリンを静脈内(150 IU / kg)投与します。.
    6. 1つのブルドッグ血管クランプをCCAの尾側解剖部分に配置し、もう1つのブルドッグ血管クランプを血管の頭蓋部分に4〜5 cm離して配置します(図2C)。
    7. マイクロハサミを使用して、2つのブルドッグ血管クランプ間のCCAで8mmの楕円形動脈切開術を行います(図2D)。
    8. ヘパリン食塩水(5,000 IU / L)を使用して、CCAのセグメントを管腔内に洗い流します。.
    9. 6/0ポリプロピレンランニング縫合糸を使用して、自家または合成パウチを楕円形動脈切開術に縫合します(図3A、B)。ポーチ縫合を終える前に、遠位クランプと近位クランプを洗い流します。
    10. 顕微手術中は、温かいヘパリン処理された生理食塩水で血管と近くの構造物を保護します。
    11. プロテーゼまたは自家パウチをCCAに縫合したら、出血がないことを確認します(図3C、D)。まず、頭蓋ブルドッグの血管クランプを取り外し、次に尾側の血管クランプを取り外します。
    12. 縫合線からの出血がある場合は、濡れた綿棒で圧力をかけて止血を行います。必要に応じて、血管ループに牽引力を加えるか、ブルドッグ血管クランプを交換して出血部位で止血縫合を行います。必要に応じて、プロテーゼの周りに止血ゼラチンスポンジを置きます。
    13. 動脈瘤嚢へのCCAパルス頭蓋を検査して、正しい頸動脈開存性が回復したことを確認します。
    14. 外科的切開部は2/0吸収性縫合糸を使用して層で閉じ、皮膚は非吸収性縫合糸0個でシングルステッチで閉じます。
    15. 最初の 24 時間の間にブプレノルフィン (10 μg/kg/12 時間) を筋肉内に投与し、外科的処置後にフェンタニル経皮放出パッチ (25 μg/h) を貼って術後鎮痛を達成します。
    16. 吸入したセボフルランを減らし、新鮮なガスの流量(20 L / min)を増やして回復条件を取得します。.動物が自発的に呼吸し、酸素飽和度や心拍数などの生理学的パラメータが回復したら、気管内チューブを取り外してください。
      注:フレッシュガスは、純粋なO2 (100%)と医療用空気(21%O2)の混合物です。最後に、吸気酸素の割合は50%から45%です(FiO2 = 0.5-0.45)。
    17. 動物が胸骨の横臥を維持するのに十分な意識を取り戻すまで、動物を放置しないでください。
    18. 手術を受けた動物は、完全に回復するまで他の動物から隔離してください。

3. 血管造影検査と術後試験

  1. 縫合線の損傷を避けるために、24〜48時間待ちます。
  2. 上記のように動物に再度麻酔をかけ、鼠径部を剃ります。ポビドンヨードでゾーンを準備し、滅菌ドレープを適用します。
  3. 6Frイントロデューサーシースを備えた修正セルディンガー技術を使用して大腿動脈にアクセスします。
  4. 5Frヘッドハンターカテーテルを大腿骨シースを通して0.035インチの親水性ガイドワイヤーに挿入します。透視ガイドの下で、このカテーテルをCCAの原点まで進め、ガイドワイヤーを取り外します。
  5. 造影剤(食塩水で50%に希釈したアミドトリゾイ酸)をヘッドハンターカテーテルに注入して、動脈瘤モデルでCCAを画像化します。
  6. 血管造影で動脈瘤モデルの作成が正しいことを確認したら、研究や血管内治療手順のトレーニングに動物モデルを使用します。
  7. 研究またはトレーニングコースが終了し、深い麻酔下で塩化カリウム(2 mmol / kg)の致死的な静脈内投与が終了したら、動物を安楽死させます。

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結果

提示された技術は、さまざまな目的、すなわち、コイリング後の動脈瘤の治癒に関する研究と塞栓術のトレーニングに使用されています。静脈パウチは、プラチナコイルと生体活性コイルの両方を使用したディファレンシャルヒーリングのテストに使用されています。ポーチを上記のように縫合し、モデル作成から24時間後に、動脈瘤の寸法と外観を記録するための血管造影を取得しました。血管内コイル塞栓術は、すべてのブタで成功裏に行われました。いずれの場合も、左側の動脈瘤は生理活性液で満たされ、反対側は純粋な白金コイルで満たされました(図4A)。動物を15日間追跡し、動脈瘤の排除を確認するために血管造影を行った。動脈瘤は、塞栓術が不完全であった1例を除いて、すべての症例で除外されました。

合成パウチは、トレーニングコースの前のモデル作成に使用されています。8匹の動物で合計12個の動脈瘤が作られました(両側性n=4、単一頸動脈n=4)。4匹の動物に二国間モデルの作成が行われ、すべてのケースで合併症なく成功裏に完了しました。動脈瘤の作成から2日後のモデル手術また...

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ディスカッション

研究の目的に基づいて動脈瘤動物モデルを作成するためのさまざまな手法があります。一部の動脈瘤モデル プロトコルには、高血圧またはアンジオテンシン II 投与による血行動態ストレス誘発、腎摘出術、または高塩分食と組み合わせた外科的処置が含まれます。ただし、本研究では、これらの動物モデルは神経放射線学のトレーニングや、新しい血管内デバイスや手順などの非破裂性動脈瘤の研究に使用されるため、これらの状態は誘発されません6。

この動物モデルの作成には、CCAの解剖と袋縫合という2つの重要なステップがあります。CCA解剖中に、この構造をソフトに操作せずに迷走神経損傷を誘発するのが一般的です15。さらに、外科的処置のこのステップは、CCAの血管痙攣を誘発する可能性があります。温かい生理食塩水を追加して数分待つと、この問題が解決します。しかし、パウチをCCAに誤って縫合すると、出血性合併症を引き起こします。手術中は、頸動脈の後壁を縫合糸に...

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開示事項

著者には、開示すべき利益相反はありません。

謝辞

この研究は、ICTS「NANBIOSIS」、より具体的には、Jesús Usón Minimally Invasive Surgery Centre(JUMISC)のU-21(実験的手術室)、U-22(動物飼育)、およびU-24(医用画像)によって実施されました。この研究は、Instituto de Salud Carlos III (CB16/11/00494) と Consejeria de Economía, Ciencia y Agenda Digital, Junta de Extremadura (GR21201) によって資金提供され、European Regional Development Fund "A way to make Europe" が共同出資しました。著者らは、動物飼育員、実験技術者、および外科的処置の写真を撮ったホアキン・ゴンザレスが行ったすべての作業に感謝します。

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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
アセチルサリチル酸サノフィ700693500 mg 錠
アミドトリゾイ酸バイエル ヒスパニア914614.6造影剤 76%
麻酔 マシンMaquet クリニカルケア AB6677200Maquet Flow-i C20
ブルドッグ 血管クランプDimeda12.092.077.5 cm
ブプレノルフィンリヒター ファーマAg 5788160.3 mg/mL
クロピドグレルサンド70400575 mg 錠
造影剤バイエル ヒスパニア914614ウログラフィン 36%
ディセクタディメダ12.421.0121 cm
フェンタニル マトリックスカーン ファーマ664823 経皮吸収性放出パッチ 25 & マイクロ;g / h
透視装置フィリップスメディカルシステムズベラディウスユニティ
止血ゼラチンスポンジ田Farmaceuticaエスパña、SA324459吸収性止血剤。エスポンゴスタン
ヘッドハンターカテーテルボストンサイエンティフィックRF*YB15110M5 Fr 100 cm
ヘパリンロビ641639ヘパリン 5%
親水性ガイドワイヤーテルモRF*GA35153M0.035" 150 cm
イントロデューサーシーステルモRS*B60N10MQ6 Fr 10 cm
ケタミンリヒター ファーマ Ag580395100 mg/mL
KetorolacLaboratorios Normon, S.A. (ケトロラック ラボラトリオス ノーモン)60307930 mg/mL
マイクロ鉗子S&TJFA-5b (1:1)マイクロスジェリー用鉗子
マイクロニードルホルダーS&TカーブC-14(Art nº 00088)マイクロサージェリー用ニードルホルダー
ハサミS&TAdventitia SAS-15 R-8 (Art nº 00102)マイクロサージェリー用ストレートハサミ
ニードルホルダーDimeda24.114.1212 cm
ニモジピンバイエル ヒスパニア、S.L64196910 mg/50 mL
ポビドンヨードCV メディカ193203ポビドンヨード溶液 (10%)
プロポフォールオリオンコーポレーション58847510 mg/mL
PTFE製プロテーゼMaquetM00201501086B0Synthetic proschesis 6mm
RemifentanilLaboratorios Normon, S.A.6922952 mg
メス ハンドルDimeda06.104.0013.5 cm
はさみ (メイヨー)Dimeda07.164.1414.5 cm
はさみ (メッツェンバウム)Dimeda07.287.1515 cm
外科用ブレードDimeda06.122.0022
縫合糸:吸収性縫合MedtronicGL-1232/0
縫合糸:ポプリプロピレン縫合Aragó378036/0 および 7/0
Texpol1063.0120 x 20 cm
組織鉗子Dimeda10.102.11 /10.120.1111.5 cm
血管接着剤Histoacryl Braun1050060組織接着
血管ループBraunB10952181.5 mm diammeter
WeitlanerDimeda18.670.1414 cm
武マイクロ糸 糸 綿棒

参考文献

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