Een trainings-en testsysteem voor het uitvoeren van vasculaire wederopbouw in vitro

Summary

Hier presenteren we een trainings-en testsysteem waarbij een trainee handmatige vasculaire reconstructie in vitro individueel kan voltooien met behulp van een magnetische verankerings techniek. Het systeem kan ook worden gebruikt om de kwaliteit van de wederopbouw te testen.

Abstract

Handmatige vasculaire wederopbouw training is essentieel voor een beginnende chirurg. Er moet echter nog een optimaal opleidingssysteem voor vasculaire wederopbouw in vitro worden ontwikkeld. In deze studie introduceren we een in-vitro trainings-en testsysteem met behulp van een magnetische verankerings techniek waarmee een leerling de manuele vasculaire reconstructie individueel kan beoefenen. Bovendien kan dit systeem ook worden gebruikt om de kwaliteit van de reconstructie te testen. Het beschreven systeem omvat een vasculaire reconstructie trainings machine, magnetische tractoren en een magnetische hecht trekker. In dit manuscript geven we een end-to-end ader anastomose aan met rechts en links iliacale aders. Om de mogelijke schade veroorzaakt door een magnetische hecht trekker op de hechtdraad te identificeren, hebben we drie groepen gemaakt met zes segmenten van 4-0 polypropyleen hechtingen elk: een controlegroep zonder tussenkomst op de polypropyleen hecht, een groep waarin de polypropyleen hecht handmatig getrokken met steriele handschoenen 20x, en een magnetische trekker groep waarin de magnetische trekker trok de polypropyleen hechting 20x. Deze groepen werden getest door lichte microscopie en breeksterkte tests, en het effect van de wederopbouw werd beoordeeld. In de lichte microscopie test was de controlegroep minder waarschijnlijk beschadigd (p < 0,05) en het aantal beschadigde punten van de manuele groep en de magnetische trekker groep waren vergelijkbaar (p > 0,05). De resultaten van de test met breeksterkte werden in groepen vergeleken en er werd geen significant verschil waargenomen (p > 0,05). De end-to-end anastomose van de varkens aderen werd met succes uitgevoerd met behulp van dit trainingssysteem, en de gereconstrueerde aderen konden 2,0 kPa perfusiedruk ondergaan. Met behulp van dit trainings-en testsysteem kan de trainee de manuele vasculaire reconstructie in vitro individueel oefenen met de hulp van magnetische tractoren en een magnetische hecht trekker, en de kwaliteit van de reconstructie kan worden getest.

Introduction

Vasculaire reconstructie is een basisvaardigheid vereist voor chirurgen. Hoewel Obora¹ en Holt² verschillende mechanische reconstructie methoden hebben uitgevonden om de reconstructie van kleine vaten te vereenvoudigen (diameters < 10 mm), worden deze methoden niet vaak toegepast in macrovasculaire anastomose. Handmatige vasculaire anastomose wordt nog steeds uitgevoerd in vele operaties, met inbegrip van vasculaire chirurgie³, spoedoperatie⁴, en solide orgaantransplantatie⁵. Het is dus essentieel voor chirurgen om handmatige vasculaire anastomose te beoefenen. Een optimaal opleidingssysteem voor vasculaire reconstructie in vitro is echter ongewoon, en onervaren chirurgen moeten in vivo een aanzienlijke opleiding volgen op grote dieren⁶ voordat ze de techniek kunnen beheersen. Omdat falen onvermijdelijk is tijdens de initiële training, zullen veel dieren waarschijnlijk sterven aan vasculaire complicaties, wat betrekking heeft op het welzijn van dieren. Verder, tijdens de procedure van end-to-end vasculaire reconstructie, om fouten in steek posities of losse hechtingen te voorkomen, heeft de chirurg ten minste één assistent nodig om de achterste vaatwand bloot te leggen en de hechting te trekken. Zo kan vasculaire reconstructie meestal niet individueel worden uitgevoerd door de chirurg, en de efficiëntie van de voorbereiding wordt meestal beperkt door de vaardigheid van de assistent.

Magnetische verankering chirurgie is uitgegroeid tot een onderwerp van belang in de afgelopen jaren^7,8,9,10,11. De klinische studie van Rivas et al.⁷ toonde aan dat chirurgen met zijn magnetische chirurgische instrument en volgens het principe van magnetische verankering de laparoscopische cholecystectomie met gereduceerde poort kunnen uitvoeren. Het gebruik van dit instrument zorgt ook voor een verminderde rol voor de assistent tijdens een open operatie. Door het magnetische veld wordt het magnetische apparaat op een verankeringspunt geadsorreven. Dit magnetische verankerings apparaat kan fungeren als een mechanische arm, grijpen en het weefsel of orgaan intrekken, het chirurgische veld blootstellen en de werking vereenvoudigen. Op basis van deze logica hebben we magnetische tractoren uitgevonden om de vaatwand en hechtdraad in te trekken, en een magnetische hecht trekker om de polypropyleen hechtingen te halen.

Het gebruik van een vasculaire wederopbouw trainings machine was een andere mijlpaal in deze studie. Het bestaat uit een bedienings vloer en een bedieningspaneel: de vasculatuur is vast op de werkvloer en de leerling kan er op oefenen. Na anastomose kan de leerling de perfusie parameters op het bedieningspaneel instellen om de kwaliteit van de anastomose te testen. In vergelijking met eerdere vasculaire anastomose-opleidingssystemen^6,12,13,14, biedt het gebruik van dit systeem twee belangrijke voordelen: ten eerste kunnen magnetische apparaten worden gebruikt om het chirurgische veld bloot te leggen, zodat de stagiairs er individueel op kunnen oefenen. Ten tweede kan de leerling het effect van anastomose controleren met behulp van een perfusie test.

In de huidige studie introduceren we een trainings-en testsysteem waarbij de trainee handmatige vasculaire reconstructie in vitro individueel kan voltooien met behulp van een magnetische verankerings techniek en de kwaliteit van de reconstructie kan ook worden getest. Beperkt door het ontwerp en de grootte van de waterinlaat en de waterafvoer op de werkvloer, kan het trainingssysteem alleen end-to-end reconstructie uitvoeren op schepen met een > diameter van 5 mm.

Protocol

Het protocol werd uitgevoerd in overeenstemming met de richtsnoeren voor de verzorging en het gebruik van proefdieren en werd goedgekeurd door de Commissie ethiek van dierproeven van de Universiteit van Xi'an Jiaotong, Xi'an, provincie Shaanxi, China.

1. voorbereiding voorafgaand aan de training

Opmerking: de vasculaire reconstructie trainings machine wordt weergegeven in Figuur 1. Het bestaat uit een bedieningspaneel en een bedienings vloer.

1. Klik op de knop clean op het bedieningspaneel om de restvloeistof van de werkvloer te reinigen en af te tappen.
2. Klik op de knop Liquid toevoegen op het bedieningspaneel en Voeg 0,9% zoutoplossing toe aan de machine vanaf de werkvloer tot de prompt "De testvloeistof is adequaat" op het bedieningspaneel verschijnt.
3. Maak de magnetische trekker, die bestaat uit een circulaire permanente magneet met een diameter van 20 mm en een dikte van 1 mm, een acrylonitril butadieen styreen (ABS) kunststof behuizing, een spiraalveer, een nylon tractie draad van 30 cm en een roestvrijstalen klem met kunststof van de mouwen of een vasculaire klem.
   1. Lijm de cirkel magneet en het plastic omhulsel samen met een acrylaat lijm. De tractiekracht zal toenemen met de verlenging van de tractie draad. Gebruik een universele testmachine om de koppeling tussen de lengte van de tractie draad en de tractiekracht te testen (Figuur 2).
   2. Bevestig de klem en de plastic behuizing op respectievelijk de bovenste houder en de onderste houder van de universele testmachine. Verhoog geleidelijk de bovenste houder om de tractie draad tussen de twee houders te strekken. Test de sterkte van de tractie draad tijdens het uitrekken.
      Opmerking: de magnetische hecht trekker en de magnetische vasculaire trekker worden weergegeven in Figuur 3.
4. Maak een magnetische hecht trekker.
   1. Gebruik een quasi-ovaal Polymelkzuur karton met een dikte van 2 mm, een grote Asdiameter van 10 cm, een kleine Asdiameter van 2 cm, drie magnetische ballen met een diameter van 5 mm en drie magnetische cilinders met een diameter van 5 mm en een hoogte van 5 mm.
   2. Punch drie gaten met een diameter van 3 mm en een diepte van 0,5 mm op het Polymelkzuur karton, zodat de magnetische ballen aan het bord kunnen vastklampen door magnetische aantrekkingskracht van de magnetische cilinders onder het bord.
      Opmerking: de magnetische hecht trekker wordt weergegeven in Figuur 4.
5. Bevestig de hechting onder de magnetische bal na één steek. Dit speelt de rol van een hecht trekker, het voorkomen van de vorige hechting van losdraaien. Pak het uiteinde met de hecht naald met een kracht van ongeveer 0,3 N, nauw parallel aan het Polymelkzuur karton, en ga door met de volgende steek.
6. Ligate alle takken van de ader met behulp van 3-0 zijde hechtingen om lekkage na anastomose te voorkomen. Gebruik weefsel schaar om de uiteinden van de aderen te trimmen en het overtollige weefsel op de wand van de aderen te wissen om de aderen glad te maken.
   Opmerking: de in deze studie gebruikte vasculatuur omvatte de rechter-en linker iliacale aders (diameter ~ 10 mm) die zijn geoogst van BAMA-varkens met een gewicht van 50 – 60 kg. Om de wederopbouw te vereenvoudigen, werden slechts enkele takken van de iliacale aderen geplukt, en de twee aders waren vergelijkbaar in grootte. De vasculatuur werd bij-20 °C gehouden. Voor de training werd het ondergedompeld in 0,9% zoutoplossing bij kamertemperatuur.

2. Bevestig de aderen op de bedrijfsvloer

1. Bind de twee aders op de waterinlaat en de wateruitlaat van de trainings machine met 2-0 zijde hechtingen.
   Opmerking: deze studie gebruikt de twee-punts vasculaire anastomose⁵.
2. Pas de lengte van de waterafvoer van de trainings machine aan en zorg ervoor dat de uiteinden van de twee aders spanningsvrij zijn in een parallelle richting.
3. Strek de aderen en leg twee 4-0 polypropyleen tractie hechtingen op de 6 uur en 12 uur posities.
4. Steek de naald van de tractie hechtingen van de buitenkant van de ader en plaats deze vervolgens van de binnenzijde van de andere ader.
5. Bevochtig de chirurgische handschoen en hechtingen om beschadiging van de hechtingen te voorkomen. BIND voorzichtig ten minste vijf knopen om te voorkomen dat de wanden van de aderen scheuren.
6. Gebruik de twee Roestvrijstalen klemmen van de magnetische hecht trekker om de tractie hechtingen te grijpen en de cirkel magneten van de magnetische hecht trekkers te trekken naar de Ferromagnetische roestvrijstalen bedrijfsvloer. Pas de positie van magnetische aantrekkingskracht aan en zorg ervoor dat de uiteinden van de twee aders in een verticale richting worden uitgerekt.
7. Gebruik de twee vasculaire klemmen van de magnetische vasculaire trekker om de voorste wand van de aderen te klemmen en de cirkel magneten van de magnetische vasculaire tractoren op de werkvloer aan te trekken. Pas de positie van aantrekking aan en zorg ervoor dat de voorste wanden van de aderen worden teruggetrokken en dat de achterste wanden van de aderen duidelijk worden blootgesteld.

3. anastomose van posterieure wanden

1. Gebruik de twee Roestvrijstalen klemmen van de magnetische hecht trekker om de tractie hechtingen te grijpen en de cirkel magneten van de magnetische hecht trekkers op de Ferromagnetische roestvrijstalen bedrijfsvloer aan te trekken. Laat het staart segment van de polypropyleen hecht op de 12 uur positie voor de tractie hechting en gebruik het segment met de naald voor continue hechting.
2. Zorg voor intima-to-intima contact tussen de twee aders.
3. Steek de eerste hechtdraad van de buitenkant van de ader naar binnen.
4. In latere hechtingen, steek de naald van de binnenkant van de ader en vervolgens invoegen van de buitenkant van de andere ader.
5. Controleer of de hechtingen niet los zitten.
6. Na één hecht, zorg ervoor dat de polypropyleen hechtdraad wordt opgehangen aan de magnetische hecht trekker en trek de polypropyleen zachtjes totdat de magnetische bal persen van de polypropyleen.
7. Pak het uiteinde met de naald van het hecht met een kracht van ongeveer 0,3 N, nauw parallel aan de Polymelkzuur plaat, en doorgaan met de volgende steek.
   Opmerking: door deze techniek te gebruiken, is de staart van de polypropyleen hecht voldoende strak. Naarmate de hechtingen voortgaan, zal de polypropyleen hechting korter worden. Afhankelijk van de lengte van de hecht, selecteer de meest geschikte van de drie magnetische ballen, en vervolgens handmatig druk op de hechting onder het.
8. Breng de laatste hechtdraad aan de binnenkant van de ader aan de buitenkant om te zorgen voor intima-to-intima contact tussen de twee aders.
9. Vermijd stenose na anastomose met twee middelen: houd dezelfde, juiste marge en naald afstand bij het naaien, en houd de "groeifactor"¹⁵ bij het knopen.
   Opmerking: de "groeifactor" is de gereserveerde ruimte weg van de wand van het vat bij het binden van de eerste knoop na de anastomose, zodat de vaten flexibel kunnen blijven in plaats van stenose.
   1. Houd dezelfde hecht marge en naald afstand.
      Opmerking: in deze studie werden iliacale aders met een diameter van ongeveer 10 mm gebruikt, zodat de hecht marge en de naald afstand ongeveer 1 mm bedroeg.
   2. Houd de "groeifactor"¹⁵ bij het binden van de knopen. Na anastomose van de posterieure muren, binden het uiteinde van de hecht en het staart segment van de hecht op de 6 uur positie samen van de aderwand om te voorkomen dat een hecht stenose. Gebruik de standaardmethode voor het binden van knopen.

4. anastomose van anterieure wanden

1. Na anastomose van de achterste wanden, verwijder de magnetische vasculaire trekker, laat de staart als een tractie-hechting, en gebruik het segment met de naald op de 6 uur positie voor de anastomose van de voorste wanden.
2. Steek de naald van de buitenkant van de ader en plaats deze vervolgens van de binnenzijde van de andere ader.
   Opmerking: de methoden die worden gebruikt in de anastomose van de posterieure wanden om het intima-to-intima contact tussen de twee aders te verzekeren (de hechting die niet loskomt en stenose na anastomose vermijden) werden gevolgd in de anastomose van de voorste wanden^{5 ,15}.
3. Na anastomose van de voorste wanden, afgesneden twee tractie hechtingen met behulp van hecht schaar.

5. test het effect van anastomose

1. Stel de testparameters in.
   1. Stel de perfusiedruk in als 2,0 kPa op het bedieningspaneel.
      Opmerking: de normale veneuze druk zal niet hoger zijn dan 2,0 kPa.
   2. Stel de duur van de piekdruk in op 5 sec. op het bedieningspaneel.
   3. Stel de temperatuur in op 25 °C op het bedieningspaneel.
   4. Stel de druk afwijking in op 0,1 kPa op het bedieningspaneel.
2. Klik op de test knop en observeer de tijd en druk op het bedieningspaneel en of de gereconstrueerde ader lekt.
   Opmerking: als de ader niet lekt tijdens de piekdruk, is de anastomose succesvol. Als er lekkages worden aangetroffen, moet de lekpositie zich bevinden en worden gehecht en moet de test opnieuw worden uitgevoerd. De resultaten van de test in deze video worden weergegeven in afbeelding 5.

6. controle van de veiligheid van de magnetische hecht trekker

Opmerking: om te testen of de magnetische hecht trekker de polypropyleen hechting beschadigd, voert u de breeksterkte en lichte microscopie tests uit. In dit experiment, drie groepen met zes segmenten van 4-0 polypropyleen hechtdraad in elk werden getest: een controlegroep zonder tussenkomst op de polypropyleen hechtdraad, een handmatige groep waarin de polypropyleen hecht handmatig werd getrokken met steriele handschoenen 20x, en een magnetische trekker groep waarbij de magnetische trekker de polypropyleen hechting 20x trok.

1. Test de breeksterkte van de polypropyleen hechtdraad op de universele testmachine. Bevestig de twee uiteinden van de polypropyleen hechtdraad aan de bovenste houder en de onderste houder van de universele testmachine. Verhoog geleidelijk de bovenste houder. Test de sterkte van de polypropyleen hechtdraad terwijl het wordt uitgerekt. Stel de breeksterkte in als de spankracht wanneer de hechting wordt uitgelijnd. Vergelijk de breeksterkte tussen de drie groepen en voer Pairwise vergelijkingen uit.
2. Let op de beschadiging van de polypropyleen hechtdraad onder een lichte Microscoop. Definieer het aantal schade punten als het aantal vezelige of grove breukpunten dat zichtbaar is bij een vergroting van 200x. Vergelijk het aantal schade punten tussen de drie groepen en voer Pairwise vergelijkingen uit.

Results

De vasculaire reconstructie trainings machine wordt getoond in Figuur 1 en bevat twee hoofdonderdelen: de werkvloer en het bedieningspaneel. De operatie vloer bestaat uit een waterinlaat, een waterafvoer en een waterberging. De twee uiteinden van de vasculatuur zijn gebonden aan de waterinlaat en de wateruitlaat om het effect van anastomose te testen. De lengte van de waterafvoer is instelbaar en we stellen de parameters (bijv. de perfusiedruk, de duur van de piekdruk, de temperatuur en de d...

Discussion

Met behulp van magnetische tractoren en een magnetische hecht trekker, kan een stagiair ader anastomose individueel en nauwkeurig voltooien. Magnetische tractoren trekken het weefsel dat het anastomose-veld blokkeert en bieden een geschikte sterkte voor het strekken van de aderen in een verticale richting, waardoor een duidelijke blootstelling voor ader anastomose wordt bereikt. In traditionele handmatige anastomose is ten minste één assistent vereist voor chirurgische blootstelling. Het gebruik van magnetische tractoren...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Cilindrische permanente magneet	Hangzhou Permanent Magnet Group Co.LTD	20*1mm	Magneet tractor
Magneetballen	Hangzhou Permanent Magnet Group Co.LTD	5mm	Magneet naadtrekker
Magneetcilinders	Hangzhou Permanent Magnet Group Co.LTD	5*5mm	Magneet naadtrekker
Polypropyleen naad	Johnson and Johnson	PROLENE 4-0	Gebruikt voor anastomose
Zijden naad	ZILK	2-0?3-0	Gebruikt voor het fixeren van vaten en ligatie
Chirurgische instrumenten	Jinzhong Shanghai	JZ-2018	Naadschaar, weefselschaar? tang, naald en naaldhouder
Universele testmachine	Zwick GmbH&Co	Z010	Gebruikt voor het testen van de associatie tussen de lengte van de trekdraad en de trekkracht