이 프로토콜은 카테터 삽입 및 3D 혈관 조영술을 생존 절차로 사용하여 정맥 순응도 및 팽창성의 생체 내 정량화를 가능하게 하여 다양한 잠재적 응용 분야를 가능하게 합니다.
합성 혈관 이식편은 동종 이식편, 자가 이식편 및 이종 이식편과 같은 몇 가지 문제를 극복하지만 이식되는 기본 혈관보다 더 단단하고 순응도가 떨어지는 경우가 많습니다. 네이티브 용기와의 규정 준수 일치는 이식 성공을 위한 핵심 특성으로 부상하고 있습니다. 선박 규정 준수를 평가하기 위한 현재 표준은 선박의 절제 및 생체 외 이축 기계 테스트와 관련이 있습니다. 우리는 자연적인 생리학을 더 잘 반영하고 혈액의 흐름과 존재하는 형태학적 변화로 인한 압력 변화의 영향을 고려하는 정맥 순응도 및 팽창성을 평가하기 위한 in vivo 방법을 개발했습니다.
이 방법은 생존 절차로 설계되어 종단 연구를 촉진하는 동시에 잠재적으로 동물 사용의 필요성을 줄일 수 있습니다. 당사의 방법은 20mL/kg 식염수 볼루스를 정맥 혈관에 주입한 다음 볼루스 전후 3D 혈관 조영술을 획득하여 볼루스에 의해 유도된 변화를 관찰하고 동시에 표적 영역의 혈관 내 압력 측정을 포함합니다. 그런 다음 볼루스 전후에 용기의 둘레와 단면적을 측정할 수 있습니다.
이러한 데이터와 혈관 내 압력을 통해 특정 방정식에 대한 적합성 및 확장성을 계산할 수 있습니다. 이 방법은 운영되지 않는 토착 양에서 하대정맥의 순응도 및 팽창성을 장기 팽창 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 이식편이 이식된 양의 도관과 비교하는 데 사용되었습니다. 네이티브 용기는 측정된 모든 위치에서 PTFE 이식편보다 더 순응하고 팽창성이 있는 것으로 나타났습니다. 우리는 이 방법이 정맥 순응도 및 팽창성에 대한 생체 내 측정을 안전하게 제공한다는 결론을 내렸습니다.
심각한 심장 이상이 있는 환자는 재건 수술이 필요합니다. 대부분의 재건 수술은 혈관 이식편을 포함한 보철 재료를 사용해야 합니다. 이 공간을 연결할 수 있는 잠재적인 도관에는 합성 또는 생물학적 재료가 포함됩니다. 초기에는 동종이식편이 Fontan 도관으로 사용되었으나 석회화 및 급성기 사건의 높은 발생률로 인해 포기되었다1. 현재는 무기 고분자에서 유래한 합성 혈관 이식편이 사용되고 있습니다. 이러한 이식편은 이식된 본래 혈관보다 순응도가 떨어지고 협착, 폐색 및 석회화와 같은 장기적인 합병증이 있다는 문제가 남아 있습니다 1,2,3,4,5.
합성 혈관 이식편의 구조는 기계적 인장 강도에 적합하며, 이는 자연 조직에 비해 항상 낮은 순응도로 이어집니다2. 압력 변화에 따른 용기의 부피 변화를 정의하는 혈관 순응도는 기계적 부하에 대한 용기의 반응성을 나타내는 지표 역할을 합니다. 이식 재료와 기본 용기 특성 간의 차이로 인해 규정 준수 불일치가 발생하며, 이는 혈류 패턴을 방해하여 재순환 및 흐름 분리 영역을 초래하는 것으로 입증되었습니다 2,6,7,8,9. 이 현상은 내피 벽의 전단 응력을 변화시키고 내막 증식을 유발합니다 2,7,8,9. 이러한 반응은 이식편 관련 합병증을 유발할 수 있으며, 이식편 교체 또는 재중재가 필요할 수 있다6.
혈관 순응도는 이식편 결과를 결정하는 데 중요한 역할을 하기 때문에 이 특성의 정확한 측정이 필수적입니다. 혈관 순응도를 측정하기 위한 현재 황금 표준은 체외 관형 이축 기계 검사입니다. 이 방법에는 관심 이식편 또는 혈관을 절제하고, 라텍스 튜브에 연결하고, 다양한 압력에서 원주 응력-신장 거동을 평가하기 위해 압력을 가하는 것이 포함됩니다. 규정 준수는 압력을 내경10의 측정과 비교하여 결정됩니다. 그러나 ex vivo 방법에는 몇 가지 단점이 있습니다. ex vivo 방법을 사용하여 이식된 이식편의 기능을 평가할 때는 동물을 희생하고 이식편을 이식하는 것이 필요하므로 장기간의 검사를 수행할 수 없습니다. 따라서 우리는 in vivo compliance 측정 프로토콜을 개발했습니다.
우리 그룹은 선천성 심장 결함 저형성 좌심 증후군(HLHS)을 개선하기 위해 Fontan 수술에 사용할 조직 공학 혈관 이식편(TEVG)을 개발하는 데 중점을 둡니다. 선천성 심장 수술 분야의 최근 발전으로 수술 후 결과가 개선되어 기대 수명이 길어졌습니다. 이로 인해 이식된 혈관 도관의 장기적인 특성과 성공이 점점 더 중요해지고 있습니다. 현재 HLHS의 동물 모델이 존재하지 않으므로 가속 대동물 하대정맥(IVC) 삽입 이식편 모델에서 이식편을 평가합니다. 이 모델은 Fontan 순환의 흐름을 생성하려고 시도하지 않지만 고유한 혈류역학적 조건을 효과적으로 요약합니다. 최근에 이 in vivo 프로토콜을 사용하여 TEVG와 기존의 확장 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 이식편 간에 이식편 순응도에서 상당한 차이가 있음을 보여주었습니다11. 이 이전 연구는 방법론에 초점을 맞추지 않았기 때문에 이 새로운 in vivo 방법에 대해 자세히 설명하는 추가 실험을 수행했습니다.
우리는 현재 발포 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 구성된 표준 치료 역할을 하는 합성 이식편을 도싯 양 연구 동물에 이식하고 수술적으로 순진한 대조 동물에서 네이티브 IVC와 비교했습니다. 이 프로토콜은 PTFE 도관 이식 후 5-7년 동안 PTFE 그룹과 다양한 연령의 미작동 대조 동물에 대해 수행되었습니다. 따라서, 프로토콜 및 대표 결과를 설명하는 후속 섹션에서는 때때로 관심 영역(예: IVC 삽입 이식편)의 이식편(중간이식편) 영역의 중간이라고 지칭할 것입니다.
이 프로토콜을 사용하면 장기간 부적합 것으로 알려진 PTFE 도관의 생체 내 적합성을 기본 정맥과 분석할 수 있습니다. 우리는 임상 표준 물질인 PTFE를 천연 미수술 정맥과 비교하기로 결정했습니다. PTFE 도관이 규정을 준수하지 않는 것으로 알려져 있고 석회화가 발생하여 규정 준수를 더욱 감소시키는 것으로 알려져 있기 때문에 장기적인 시점을 선택했습니다11. 우리는 전신 혈류역학적 변화가 in vivo 방법을 통해 얻은 측정에 정확하게 반영되기 때문에 모든 in vivo 비교를 수행하기로 결정했습니다. 이 비교를 통해 이 프로토콜은 PTFE의 비준수를 확인하고 안전하고 재현 가능한 방식으로 생체 내 정맥 준수에 대한 측정값을 얻을 수 있음을 발견했습니다. 이 방법은 생체 내PTFE 도관과 조직 공학 혈관 이식편(TEVG) 간의 통계적으로 유의미한 차이를 입증하기 위해 발표된 연구에서 성공적으로 구현되었습니다 11.
이 프로토콜의 전반적인 목표는 생존 절차의 생체 내 측정을 사용하여 난소 대형 동물 모델에서 흉부 IVC의 순응도 및 확장성을 계산하는 것입니다. 이를 위해 흉부 IVC의 둘레와 단면적에서 유체 볼루스에 대한 변화를 시각화하고 측정했습니다. 우리는 동시에 혈관 내 압력의 변화를 측정하고 이러한 측정을 사용하여 순응도와 팽창성을 계산했습니다. 3D 혈관 조영 이미징을 사용하면 정맥의 단면에서 측정을 수행할 수 있도록 캡처 후 이미지의 보기를 조정할 수 있을 뿐만 아니라 혈관을 따라 여러 위치를 측정할 수 있는 기능을 포함하여 여러 가지 이점을 얻을 수 있습니다. 이 연구에서 관심 있는 세 가지 영역은 중간 이식편 영역과 PTFE 이식편의 인접한 두 개의 문합 부위 및 네이티브 IVC의 유사한 영역이었습니다. in vivo 실험을 수행함으로써 실제 혈액 흐름 내에서 조직과 장기로 둘러싸인 이식편의 기능을 평가하는 데 이점이 있습니다. 이 방법을 통해 얻은 측정값은 살아있는 유기체에서 이식편의 실제 기능을 반영하는 것으로 믿어집니다.
프로토콜은 양의 시술 전 준비, 카테터 삽입, 기준선 사전 볼루스 데이터 수집, 연구 데이터 수집, 동물 회복 및 데이터 분석을 포함한 6가지 주요 섹션으로 나뉩니다. 동물 준비 섹션에서는 진정, 마취 시작 및 카테터 삽입 절차 중에 사용되는 모니터링 장비의 배치에 대해 설명합니다. 두 번째 섹션에서는 데이터 수집에 필요한 두 개의 카테터 덮개를 배치하는 과정을 설명합니다. 이 프로토콜의 경우 두 개의 멀티트랙 카테터를 혈관에 도입할 수 있도록 두 개의 칼집을 우측 내부 경정맥(IJV)에 배치합니다. 하나는 압력 변화를 기록하기 위해 관심 영역에 배치되고 다른 하나는 조영제 주입을 위해 정맥의 아래쪽에 배치됩니다. 카테터를 삽입한 후에는 비교를 위해 기준선 pre bolus 3D 혈관 조영술을 촬영합니다. 연구 데이터 수집은 투여를 위해 가압 백 시스템에서 식염수 볼루스를 준비하고, 식염수 볼루스에 혈관 내 압력을 기록하고, 볼루스 후 3D 혈관 조영술을 취하는 것으로 시작됩니다. 그런 다음 프로토콜 후 양의 회복을 촉진하는 과정을 설명합니다. 마지막으로, 분석 및 통계적 비교를 위해 적절한 이미지와 단면 측정을 얻는 방법에 대해 설명합니다.
순응도와 확장성은 혈관 기능의 핵심 속성으로, 잠재적인 합병증 및 중재의 지표 역할을 합니다. 이러한 매개변수의 변화를 정확하게 정량화하고 비교하는 것은 이식편 효능을 평가하는 데 중요합니다. 당사의 in vivo 방법은 ex vivo 분석의 한계를 극복하고 유사한 결과를 유지합니다. 당사의 in vivo 데이터와 Blum et al.이 제시한 ex vivo 데이터를 비교하면, 두 방법 모두 관심 …
The authors have nothing to disclose.
이 작업은 R01 HL163065 및 W81XWH1810518의 지원을 받았습니다. Animal Research Core의 헌신적인 직원들에게 감사의 마음을 전합니다. 우리는 또한 연구 전반에 걸쳐 귀중한 전문 지식과 세심한 주의를 기울인 Carmen Arsuaga에게 감사를 표하고 싶습니다.
0.035" x 260 cm Rosen Curved Wire Guide | Cook Medical | G01253 | Guide for holding placement swapping caths (Multi-track, IVUS, etc) |
0.035"x 150 cm Glidewire | Terumo | GR3507 | Guide for JR cath |
0.9% Sodium Chloride Saline | Baxter Healthcare Corporation | NCH pharmacy | For diluting norepinpherine, pressure monitoring |
10.0 Endotracheal tube | Coviden | 86117 | To secure airway |
16 G IV catheter | BD | 382259 | To administer fluids and anesthetic drugs |
22 G IV catheter | BD | 381423 | For invasive blood pressure |
5Fr x .35" JR2.5 | Cook Medical | G05035 | Guide for rosen wire |
70% isopropyl alcohol | Aspen Vet | 11795782 | Topical cleaning solution |
7Fr x 100 cm Multi-track | B. Braun | 615001 | Collecting pressure, Administering contrast to specific intravascular location |
9Fr Introducer sheath | Terumo | RSS901 | Access catheter through skin into vessel for wires to pass through |
ACT cartridge | Abbot Diagnostics | 03P86-25 | Activated Clotting Time |
Angiographic syringe w/ filling spike | Guerbet | 900103S | For contrast injector |
Bag decanter | Advance Medical Designs, LLC | 10-102 | Punctures saline bag to pour and fill sterile bowl with saline |
Butorphanol | Zoetis | NCH pharmacy | Sedation drug: Concentration 10 mg/mL, Dosage 0.1 mg/kg |
Cath Research Pack | Cardinal Health | SAN33RTCH6 | Cath pack with misc. supplies |
Cetacaine | Cetylite | 220 | Topical anesthetic spray |
Chloraprep | BD | 930825 | Topical cleaning solution |
Chlorhexidine 2% solution | Vedco INC | VINV-CLOR-SOLN | Topical cleaning solution |
Conform stretch bandage | Coviden | 2232 | Neck wrap to prevent bleeding |
Connection tubing | Deroyal | 77-301713 | Connects t-port to fluid/drug lines |
Diazepam | Hospira Pharmaceuticals | NCH pharmacy | Sedation drug: Concentration 5 mg/mL, Dosage 0.5 mg/kg |
EKG monitoring dots | 3M | 2570 | |
Fluid administration set | Alaris | 2420-0007 | |
Fluid warming set | Carefusion | 50056 | |
Hemcon Patch | Tricol Biomedical | 1102 | Patch for hemostasis |
Heparin | Hospira, Inc | NCH pharmacy | Angicoagulant: 1,000 USP units/mL |
Infinix-i INFX-8000C | Toshiba Medical Systems | 2B308-124EN*E | Interventional angiography system |
Invasive pressure transducer | Medline | 23DBB538 | For invasive blood pressure |
Isoflurane | Baxter Healthcare Corporation | NCH pharmacy | Anesthetic used in prep room |
Ketamine | Hospira Pharmaceuticals | NCH pharmacy | Sedation drug: Concentration 100 mg/mL, Dosage 4 mg/kg |
Lubricating Jelly | MedLine | MDS0322273Z | ET tube lubricant |
Micropuncture Introducer Set | Cook Medical | G47945 | Access through skin into vessel |
Needle & syringes | Cardinal Health | 309604 | For sedation |
Norepinpherine Bitartrate Injection, USP | Baxter Healthcare Corporation | NCH pharmacy | 1 mg/mL |
Optiray 320 | Liebel-Flarsheim Company, LLC | NCH pharmacy | Contrast |
Optixcare | Aventix | OPX-4252 | Corneal lubricant |
OsiriX MD | Pixmeo SARL | – | DICOM Viewer and Analysis software |
Pressure infusor bag | Carefusion | 64-10029 | To maintain invasive blood pressure |
Propofol | Fresenius Kabi | NCH pharmacy | Anesthetic drug: Concentration 10 mg/mL, Dosage 20-45 mg·kg-1·h-1 |
Silk suture 3-0 | Ethicon | C013D | To secure IV catheter |
SoftCarry Stretcher | Four Flags Over Aspen | SSTR-4 | |
Stomach tube | Jorgensen Lab, INC | J0348R | To release gastric juices and gas and prevent bloat |
T-port | Medline | DYNDTN0001 | Connects to IV catheter |
Urine drainage bag | Coviden | 3512 | Connects to stomach tube to collect gastric juices |
Warming blanket | Jorgensen Lab, INC | J1034B |