正常なバマ豚における経大動脈療法による弁下構造介入の外科的手法
2026年3月13日
本研究は、正常なバマ豚における経大動脈的アプローチによる標的組織切断を用いた弁下大動脈弁構造介入の外科的手法を提案します。
本研究は、臨床的に関連した条件下での弁下介入を研究するための再現可能な経大動脈外科法を開発します。このプロトコルは外科的トレーニング、組織学的解析、そして弁下介入戦略の評価に適用可能です。動物の準備後、胸骨に沿って胸骨上切痕から剣突の約2センチ下まで中間線の切開を行います。
電気焼灼装置を使い、切開距離を約20センチメートルに保ちながら皮膚と皮下組織を切開します。胸筋と胸骨の骨膜を分離し続けます。胸骨の前面を完全に露出させてください。
助手の助けを借りて、手術視野をきれいに保つために外側組織を優しく引き戻します。胸骨を露出した後、レプシェナイフを剣突の下に挿入し、上向きに引っ張ります。小さなハンマーを使い、レプシェナイフの近端を慎重に均等に叩きます。
胸骨を中央線に沿って徐々に分割し、頭蓋骨に沿って胸腔が開くまで進みます。心膜の偏位や損傷を防ぐため、プロセス中は継続的に上向きの牽引を維持してください。胸骨切開が完了したら、フィノキエット肋骨リトラクターを挿入します。
胸腔を両側にゆっくりと広げて手術視野を広げ、過度な後退を避けて胸膜損傷や肋骨骨折を防ぎます。両側から鈍的解離を行い、心膜を縦隔胸膜および隣接結合組織から分離します。解剖が終わった後、心臓を直接視覚化して露出させます。
大動脈、肺動脈、右心房付属肢、心臓頂点、冠状洞などの主要な解剖構造の明確な同定を確認してください。十分な心臓曝露が得られたら、右心房付属肢の基部にポースストリング縫合を挿入します。縫合ループ内に小さな切開を入れ、右心房付属肢の軸に沿って斜めに静脈排膿カニューレを挿入して心肺バイパスのための静脈回流経路を確立します。
カニューレを約3〜4センチ進めて先端が右心房腔に入るようにし、滑りや漏れを防ぐためにシルク縫合糸でカニューレを心房付属肢に固定します。右心房付属部から冠状洞に灌流カニューレを挿入し、心筋灌流の流入経路として心麻痺の送出および心筋灌流を行います。静脈リターンポンプを作動させて部分的な静脈ドレナージを開始します。
動脈ポンプを徐々に開け、灌流圧力を60〜80ミリメートルの水銀に保ちます。冠状動脈洞から高カリウム心麻痺を冷却し、心停止を誘発し、停止時間を記録しました。心臓表面に事前に準備された無菌の氷塩水スラッシュを塗布し、心筋温度をさらに下げ、代謝負荷を減らし、心筋保護を強化します。
心不全と低体温保護が得られた後、上行大動脈の前壁に約1〜1.5センチメートルの横切開を行います。切開部は大動脈弁環の約1.5〜2センチ上方に位置し、大動脈の長軸に対して垂直に向きます。左背側と腹側から大動脈切開部に2つのカーブしたシートフックを挿入し、切開部を優しく外側に引っ込めて大動脈根を開き、手術視野を拡大します。
次に、小さな湾曲したハサミを大動脈の切開部に沿って左心室室へと進めます。牽引縫合糸を使って、標的となる蓋下領域を露出させます。直接視覚化のもと、はさみを水平に向け、指定された胸蓋下構造を制御的に切断します。
切除した組織を取り出し、助手に渡します。最後に、連続吸収性縫合糸で大動脈切開部を閉じます。切開の一端から始め、均等間隔の縫合糸で連続して内膜と媒体を通し、完全な防水閉鎖を確保します。
大動脈切開閉鎖後、心臓灌流を回復し、自然な心拍を観察します。閉じたドレナージチューブを設置した後、胸骨を切断したステンレス鋼のワイヤーで閉じ、胸壁の層状閉鎖を定期的に行います。総運用時間は約2.5〜3時間でした。
心肺バイパスは約60分から71分間維持されました。心臓灌流の回復後、安定した洞調律を持つすべての動物で自発的な心拍反動が観察されました。手術後、明らかな合併症や有害事象は認められませんでした。
最大の課題は、手術アクセス経路の損傷を避けつつ、適切な曝露と正確な切除を達成することです。介入後、動物は心エコー検査、CMR、その他の血行動態評価を受けて心機能を評価することができます。今後の研究では、長期的な機能的転帰を探り、切除戦略の最適化、そして弁下介入効果のメカニズムを探ることができます。
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Overview
This study presents a reproducible surgical method for aortic subvalvular structure intervention via a transaortic approach in normal Bama miniature pigs. The technique enables controlled remodeling of subvalvular structures, providing a valuable model for investigating left ventricular outflow tract (LVOT) alterations and myocardial hypertrophy, which are key features of structural heart diseases such as hypertrophic cardiomyopathy (HCM).
Key Study Components
Area of Science
- Cardiac surgery
- Cardiovascular research
- Animal models
Background
- Subvalvular structure abnormalities can lead to LVOT alterations and myocardial hypertrophy.
- These anatomical changes are characteristic of diseases like hypertrophic cardiomyopathy.
- Reliable animal models are essential for studying surgical interventions and disease mechanisms.
- Bama miniature pigs are suitable for cardiovascular surgical research due to their anatomical similarities to humans.
Purpose of Study
- To establish and validate a surgical method for subvalvular structure intervention in pigs.
- To provide a stable and controllable model for studying LVOT and subvalvular remodeling.
- To create a technical platform for further histological and surgical research.
Methods Used
- Median sternotomy and anterior aortic wall incision under cardiopulmonary bypass (CPB).
- Hypothermic cardiac arrest for safe surgical manipulation.
- Direct visualization and targeted intervention of subvalvular structures.
- Postoperative assessment of tissue integrity and animal condition.
Main Results
- The surgical procedure was successfully performed in three healthy female Bama miniature pigs.
- Hemodynamic stability was maintained throughout the operation.
- No intraoperative mortality occurred, and animals remained in good condition.
- Post-surgical evaluation showed smooth cut surfaces and intact surrounding structures.
Conclusions
- The described method is highly reproducible and controllable.
- It provides a robust model for subvalvular structure intervention studies.
- This approach supports further research into surgical strategies and histological outcomes in structural heart disease.
Frequently Asked Questions
Executive Industry Relevance
Subvalvular structure abnormalities are central to the pathogenesis of structural heart diseases, impacting left ventricular outflow tract (LVOT) function and myocardial remodeling. This reproducible transaortic surgical model in Bama pigs enables controlled intervention and mechanistic de-risking for preclinical evaluation of cardiac surgical strategies. The platform supports translational continuity from discovery-stage hypothesis testing to validation of intervention outcomes in a disease-relevant system.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of subvalvular anatomical contributions to LVOT alterations and hypertrophy.
- Supports functional validation of surgical targets in a physiologically relevant large-animal model.
- Facilitates mechanistic de-risking for cardiac intervention hypotheses.
Screening & Assay Development
- Provides a standardized, reproducible surgical platform for evaluating intervention strategies.
- Enables quantitative assessment of tissue remodeling and procedural outcomes.
- Supports assay development for histological and functional readouts post-intervention.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant anatomy for translational biomarker and outcome studies.
- Bridges discovery-stage findings to preclinical validation of surgical and device-based interventions.
- Reduces translational risk by modeling human-like cardiac structure and response.
Pipeline & Workflow Integration
This surgical model integrates into the preclinical research continuum, supporting progression from early discovery through lead validation and translational assessment of cardiac interventions.
- Discovery Biology: Enables hypothesis testing on subvalvular contributions to LVOT pathology.
- Screening: Provides a reproducible system for evaluating intervention efficacy and safety.
- Analytics: Supports quantitative measurement of tissue remodeling and procedural success.
- Translational Research: Facilitates alignment with clinical anatomical features and endpoints.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable large-animal platform for iterative intervention strategy development.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation and mechanistic understanding of cardiac interventions.
- Operational Value: Delivers standardized, reproducible procedures for cross-study comparability.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions for advancing surgical and device-based therapies.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of cardiac intervention programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in large-animal cardiac surgery and perioperative management.
- Demands access to cardiopulmonary bypass and advanced surgical instrumentation.
- Necessitates cross-team standardization for procedural reproducibility and data comparability.
- Adaptation may be needed for different animal models or disease states.
- Procedural complexity and resource requirements may limit throughput for large-scale studies.
