System szkoleniowo-testowy do wykonywania rekonstrukcji naczyń krwionośnych in vitro

Summary

Tutaj prezentujemy system szkoleń i testów, w którym uczestnik szkolenia może samodzielnie wykonać manualną rekonstrukcję naczyń krwionośnych in vitro przy użyciu techniki magnetycznego kotwiczenia. System może być również wykorzystany do badania jakości rekonstrukcji.

Abstract

Trening manualnej rekonstrukcji naczyń krwionośnych jest niezbędny dla początkującego chirurga. Jednak optymalny system szkolenia w zakresie rekonstrukcji naczyń krwionośnych in vitro nie został jeszcze opracowany. W tym badaniu wprowadzamy system szkolenia i testowania in vitro wykorzystujący technikę kotwiczenia magnetycznego, za pomocą którego uczestnik szkolenia może indywidualnie ćwiczyć manualną rekonstrukcję naczyń krwionośnych. Dodatkowo system ten może być również wykorzystany do badania jakości rekonstrukcji. Opisany system składa się z maszyny do treningu rekonstrukcji naczyń krwionośnych, ciągników magnetycznych oraz magnetycznego ściągacza szwów. W tym manuskrypcie szczegółowo opisujemy zespolenie żył typu end-to-end przy użyciu prawych i lewych żył biodrowych świń. Aby zidentyfikować potencjalne uszkodzenia spowodowane przez magnetyczny ściągacz szwów na szwie, stworzyliśmy trzy grupy z sześcioma segmentami 4-0 szwów polipropylenowych każdy: grupę kontrolną bez ingerencji w szew polipropylenowy, grupę, w której szew polipropylenowy jest ręcznie naciągany w sterylnych rękawiczkach 20x oraz grupę ściągacza magnetycznego, w której ściągacz magnetyczny ciągnął szew polipropylenowy 20x. Grupy te badano za pomocą mikroskopii świetlnej i testów wytrzymałości na rozerwanie, a także oceniano efekt rekonstrukcji. W teście mikroskopii świetlnej grupa kontrolna była mniej narażona na uszkodzenia (p < 0,05), a liczba uszkodzonych punktów w grupie ręcznej i grupie ściągacza magnetycznego była podobna (p > 0,05). Wyniki testu wytrzymałości na rozerwanie porównano między grupami i nie zaobserwowano istotnej różnicy (p > 0,05). Zespolenie end-to-end żył biodrowych świń zostało z powodzeniem przeprowadzone przy użyciu tego systemu treningowego, a zrekonstruowane żyły mogły być poddawane ciśnieniu perfuzyjnemu 2,0 kPa. Korzystając z tego systemu szkoleniowo-testowego, uczestnik szkolenia może samodzielnie ćwiczyć manualną rekonstrukcję naczyń krwionośnych in vitro za pomocą ciągników magnetycznych i magnetycznego ściągacza szwów, a także można sprawdzić jakość rekonstrukcji.

Introduction

Rekonstrukcja naczyń krwionośnych to podstawowa umiejętność wymagana od chirurgów. Chociaż Obora¹ i Holt² wynalazły kilka metod rekonstrukcji mechanicznej, aby uprościć rekonstrukcję małych naczyń krwionośnych (średnice <10 mm), metody te nie są powszechnie stosowane w zespoleniach makronaczyniowych. Manualne zespolenie naczyniowe jest nadal wykonywane w wielu operacjach, w tym w chirurgii naczyniowej³, chirurgii ratunkowej⁴ i transplantacji narządów litych⁵. Dlatego ważne jest, aby chirurdzy ćwiczyli manualne zespolenie naczyniowe. Jednak optymalny system szkolenia do rekonstrukcji naczyń krwionośnych in vitro jest rzadkością, a niedoświadczeni chirurdzy muszą przejść znaczne szkolenie in vivo na dużych zwierzętach⁶, zanim będą mogli opanować tę technikę. Ponieważ niepowodzenie jest nieuniknione podczas początkowego treningu, wiele zwierząt prawdopodobnie umrze z powodu powikłań naczyniowych, co jest niepokojące z punktu widzenia dobrostanu zwierząt. Ponadto, podczas procedury rekonstrukcji naczyń od końca do końca, aby uniknąć błędów w pozycjach ściegów lub luźnych szwów, chirurg potrzebuje co najmniej jednego asystenta, aby odsłonić tylną ścianę naczyniową i wyciągnąć szew. W związku z tym rekonstrukcja naczyń krwionośnych zwykle nie może być wykonana indywidualnie przez chirurga, a skuteczność przygotowania jest zwykle ograniczona przez biegłość asystenta.

Chirurgia magnetycznego kotwiczenia stała się tematem zainteresowania w ostatnich latach^7,8,9,10,11. Badanie kliniczne przeprowadzone przez Rivasa i wsp.⁷ wykazało, że za pomocą jego magnetycznego narzędzia chirurgicznego i zgodnie z zasadą zakotwiczenia magnetycznego, chirurdzy mogą wykonać cholecystektomię laparoskopową ze zmniejszonym portem. Zastosowanie tego instrumentu pozwala również na zmniejszenie roli asystenta podczas operacji otwartej. Poprzez pole magnetyczne urządzenie magnetyczne jest adsorbowane w punkcie kotwiczenia. To magnetyczne urządzenie kotwiczące może działać jak mechaniczne ramię, chwytając i chowając tkankę lub narząd, odsłaniając pole operacyjne i upraszczając operację. Opierając się na tym rozumowaniu, wynaleźliśmy traktory magnetyczne do cofania ściany naczynia krwionośnego i szwu oraz magnetyczny ściągacz do szwów do ściągania szwów polipropylenowych.

Użycie maszyny do treningu rekonstrukcji naczyń krwionośnych było kolejnym kamieniem milowym w tym badaniu. Składa się z sali operacyjnej i panelu sterowania: układ krwionośny jest zamocowany na podłodze operacyjnej, a uczestnik szkolenia może na nim ćwiczyć. Po zespoleniu stażysta może ustawić parametry perfuzji na panelu sterowania w celu zbadania jakości zespolenia. W porównaniu z poprzednimi systemami treningu zespoleń naczyniowych^6,12,13,14, zastosowanie tego systemu ma dwie główne zalety: Po pierwsze, urządzenia magnetyczne mogą być używane do naświetlania pola operacyjnego, dzięki czemu kursanci mogą na nim ćwiczyć indywidualnie. Po drugie, uczestnik szkolenia może sprawdzić efekt zespolenia za pomocą próby perfuzyjnej.

W niniejszym badaniu wprowadzamy system szkolenia i testowania, w którym uczestnik szkolenia może samodzielnie wykonać manualną rekonstrukcję naczyń krwionośnych in vitro przy użyciu techniki magnetycznego zakotwiczenia, a jakość rekonstrukcji może być również przetestowana. Ze względu na konstrukcję i wielkość wlotu i wylotu wody na podłodze operacyjnej, system szkoleniowy może wykonywać kompleksowe rekonstrukcje tylko na naczyniach o średnicy >5 mm.

Protocol

Protokół został przeprowadzony zgodnie z Wytycznymi dotyczącymi opieki i użytkowania zwierząt laboratoryjnych i został zatwierdzony przez Komitet ds. Etyki Eksperymentów na Zwierzętach Uniwersytetu Xi'an Jiaotong, Xi'an, prowincja Shaanxi, Chiny.

1. Przygotowanie przed treningiem

UWAGA: Maszyna do treningu rekonstrukcji naczyń krwionośnych jest pokazana w Rysunek 1. Składa się z panelu sterowania i piętra operacyjnego.

1. Kliknij przycisk Wyczyść na panelu sterowania, aby wyczyścić i spuścić pozostałą ciecz z podłogi operacyjnej.
2. Kliknij przycisk Dodaj płyn na panelu sterowania i dodaj 0.9% soli fizjologicznej do maszyny z poziomu sali operacyjnej, aż na panelu sterowania pojawi się monit "Płyn testowy jest odpowiedni
".
3. Przygotuj ciągnik magnetyczny, który składa się z okrągłego magnesu trwałego o średnicy 20 mm i grubości 1 mm, obudowy z tworzywa sztucznego akrylonitryl-butadien-styrenu (ABS), sprężyny spiralnej, nylonowego drutu trakcyjnego o długości 30 cm oraz zacisku ze stali nierdzewnej z plastikowymi tulejami lub zaciskiem naczyniowym.
   1. Sklej ze sobą okrągły magnes i plastikową obudowę za pomocą kleju akrylowego. Siła uciągu będzie rosła wraz z wydłużaniem się drutu trakcyjnego. Użyj uniwersalnej maszyny wytrzymałościowej, aby przetestować związek między długością przewodu trakcyjnego a siłą pociągową (Rysunek 2).
   2. Zamocuj zacisk i plastikową obudowę odpowiednio na górnym i dolnym uchwycie uniwersalnej maszyny wytrzymałościowej. Stopniowo podnoś górny uchwyt, aby rozciągnąć drut trakcyjny między dwoma uchwytami. Sprawdź wytrzymałość przewodu trakcyjnego podczas jego rozciągania.
      UWAGA: Magnetyczny ciągnik do szwów i magnetyczny ciągnik naczyniowy są pokazane na Rysunek 3.
4. Przygotuj magnetyczny ściągacz do szwów.
   1. Użyj quasi-owalnej płyty z kwasu polimlekowego o grubości 2 mm, średnicy osi głównej 10 cm, średnicy osi mniejszej 2 cm, trzech kulek magnetycznych o średnicy 5 mm i trzech cylindrach magnetycznych o średnicy 5 mm i wysokości 5 mm.
   2. Przebij trzy otwory o średnicy 3 mm i głębokości 0,5 mm na płycie z kwasu polimlekowego, tak aby kulki magnetyczne mogły przylegać do płytki dzięki sile przyciągania magnetycznego od cylindrów magnetycznych znajdujących się pod płytą.
      UWAGA: Magnetyczny ściągacz do szwów jest pokazany na Rysunek 4.
5. Zamocuj szew pod kulką magnetyczną po jednym ściegu. Pełni to rolę ściągacza do szwów, zapobiegając poluzowaniu poprzedniego szwu. Wyciągnij koniec igłą do szwów z siłą około 0,3 N, ściśle równolegle do płyty z kwasem polimlekowym i kontynuuj następny ścieg.
6. Podwiązaj wszystkie gałęzie żył za pomocą jedwabnych szwów 3-0, aby uniknąć wycieku po zespoleniu. Użyj nożyczek do tkanek, aby przyciąć końce żył i usunąć nadmiar tkanki na ścianie żył, aby żyły były gładkie.
   UWAGA: Unaczynienie użyte w tym badaniu obejmowało prawą i lewą żyłę biodrową (średnica ~10 mm) pobraną od świń Bama o wadze 50–60 kg. Aby uprościć rekonstrukcję, pobrano tylko kilka odgałęzień żył biodrowych, a obie żyły były podobnej wielkości. Układ krwionośny utrzymywano w temperaturze -20 °C. Przed treningiem zanurzono go w 0,9% soli fizjologicznej o temperaturze pokojowej.

2. Napraw żyły na sali operacyjnej

1. Zawiąż dwie żyły na wlocie i wylocie wody maszyny treningowej za pomocą jedwabnych szwów 2-0.
   UWAGA: W tym badaniu wykorzystano dwupunktowe zespolenie naczyniowe⁵.
2. Dostosuj długość wylotu wody z maszyny treningowej i upewnij się, że końce dwóch żył są wolne od naprężeń w równoległym kierunku.
3. Wyprostuj żyły i ułóż dwa polipropylenowe szwy trakcyjne 4-0 na godzinie 6 i 12
.
4. Włóż igłę szwów trakcyjnych od zewnętrznej strony żyły, a następnie włóż od wewnętrznej strony drugiej żyły.
5. Zwilż rękawicę chirurgiczną i szwy, aby uniknąć uszkodzenia szwów. Delikatnie zawiąż co najmniej pięć węzłów, aby uniknąć rozerwania ścian żył
.
6. Użyj dwóch zacisków ze stali nierdzewnej ciągnika do szwów magnetycznych, aby chwycić szwy trakcyjne i przyciągnąć okrągłe magnesy ciągników do szwów magnetycznych do ferromagnetycznej podłogi roboczej ze stali nierdzewnej. Dostosuj położenie przyciągania magnetycznego i upewnij się, że końce dwóch żył są rozciągnięte w kierunku pionowym.
7. Użyj dwóch zacisków naczyniowych magnetycznego ciągnika naczyniowego, aby zacisnąć przednią ścianę żył i przyciągnąć okrągłe magnesy magnetycznych ciągników naczyniowych na podłodze operacyjnej. Dostosuj pozycję przyciągania i upewnij się, że przednie ściany żył są cofnięte, a tylne ściany żył są wyraźnie odsłonięte.

3. Zespolenie ścian tylnych

1. Użyj dwóch zacisków ze stali nierdzewnej ciągnika do szwów magnetycznych, aby chwycić szwy trakcyjne i przyciągnąć okrągłe magnesy ciągników do szwów magnetycznych na ferromagnetycznej podłodze roboczej ze stali nierdzewnej. Pozostaw segment ogonowy szwu polipropylenowego w pozycji godziny 12 dla szwu trakcyjnego i użyj segmentu z igłą do szwu ciągłego.
2. Upewnij się, że między dwiema żyłami dochodzi do kontaktu między intima.
3. Włóż pierwszy szew od zewnętrznej strony żyły do wewnątrz.
4. W kolejnych szwach należy wprowadzić igłę od wewnętrznej strony żyły, a następnie wprowadzić ją od zewnętrznej strony drugiej żyły.
5. Sprawdź, czy szwy nie są luźne.
6. Po jednym szyciu upewnij się, że szew polipropylenowy jest zawieszony na magnetycznym ściągaczu do szwów i delikatnie pociągnij polipropylen, aż kulka magnetyczna dociśnie polipropylen.
7. Wyciągnij koniec igłą szwu z siłą około 0,3 N, ściśle równolegle do płyty z kwasem polimlekowym i kontynuuj następny ścieg.
   UWAGA: Dzięki zastosowaniu tej techniki ogon szwu polipropylenowego będzie wystarczająco napięty. W miarę kontynuacji szwów szew polipropylenowy będzie się skracał. W zależności od długości szwu wybierz najbardziej odpowiednią z trzech kulek magnetycznych, a następnie ręcznie dociśnij szew pod nią.
8. Włóż ostatni szew od wewnętrznej strony żyły na zewnątrz, aby zapewnić kontakt między dwiema żyłami.
9. Unikaj zwężenia po zespoleniu na dwa sposoby: zachowaj ten sam, odpowiedni odstęp między marginesami i igłami podczas szycia oraz zachowaj "czynnik wzrostu"¹⁵ podczas wiązania.
   UWAGA: "Czynnik wzrostu" to zarezerwowana przestrzeń z dala od ściany naczynia podczas wiązania pierwszego węzła po zespoleniu, tak aby naczynia mogły pozostać elastyczne, a nie zwężone.
   1. Zachowaj ten sam brzeg szwu i odstępy między igłami.
      UWAGA: W pracy wykorzystano żyły biodrowe o średnicy około 10 mm, a więc brzeg szwu i rozstaw igieł wynosił około 1 mm.
   2. Zachowaj "czynnik wzrostu"¹⁵ podczas wiązania węzłów. Po zespoleniu ścian tylnych należy związać koniec szwu i segment ogonowy szwu w pozycji godziny 6 z dala od ściany żyły, aby zapobiec zwężeniu szwu. Użyj standardowej metody wiązania węzłów.

4. Zespolenie ścian przednich

1. Po zespoleniu ścian tylnych należy usunąć magnetyczny ciągnik naczyniowy, pozostawić ogon jako szew trakcyjny i użyć segmentu z igłą w pozycji godziny 6 do zespolenia ścian przednich.
2. Wbić igłę od zewnętrznej strony żyły, a następnie wprowadzić od wewnętrznej strony drugiej żyły.
   UWAGA: W zespoleniu ścian przednich zastosowano metody zastosowane w zespoleniu ścian tylnych w celu zapewnienia kontaktu między dwiema żyłami (szew nie jest luźny i unika się zwężenia po zespoleniu) zastosowano w zespoleniu ścian przednich^5,15.
3. Po zespoleniu ścian przednich odciąć dwa szwy trakcyjne za pomocą nożyczek do szwów.

5. Przetestuj efekt zespolenia

1. Ustaw parametry testu.
   1. Ustaw ciśnienie perfuzji na 2.0 kPa na panelu sterowania.
      UWAGA: Normalne ciśnienie w żyle nie przekroczy 2,0 kPa.
   2. Ustaw czas trwania ciśnienia szczytowego na 5 s na panelu sterowania.
   3. Ustaw temperaturę na 25 °C na panelu sterowania.
   4. Ustaw odchylenie ciśnienia na 0,1 kPa na panelu sterowania.
2. Kliknij przycisk Test i obserwuj czas i ciśnienie na panelu sterowania oraz czy zrekonstruowana żyła przecieka.
   UWAGA: Jeśli żyła nie przecieka podczas szczytowego ciśnienia, zespolenie się powiedzia. W przypadku stwierdzenia nieszczelności należy zlokalizować i zszyć pozycję przecieku, a następnie ponownie wykonać test. Wyniki testu w tym filmie są pokazane w Rysunek 5.

6. Sprawdzanie bezpieczeństwa magnetycznego ściągacza do szwów

UWAGA: Aby sprawdzić, czy magnetyczny ściągacz szwów uszkodził szew polipropylenowy, wykonaj testy wytrzymałości na zerwanie i mikroskopii świetlnej. W tym eksperymencie przetestowano trzy grupy z sześcioma segmentami szwu polipropylenowego 4-0 w każdej: grupę kontrolną bez ingerencji w szew polipropylenowy, grupę manualną, w której szew polipropylenowy był ręcznie naciągany w sterylnych rękawiczkach 20x oraz grupę ściągacza magnetycznego, w której ściągacz magnetyczny ciągnął szew polipropylenowy 20x.

1. Przetestuj wytrzymałość na zerwanie szwu polipropylenowego na uniwersalnej maszynie wytrzymałościowej. Zamocuj dwa końce szwu polipropylenowego na górnym i dolnym uchwycie uniwersalnej maszyny wytrzymałościowej. Stopniowo podnoś górny uchwyt. Sprawdź wytrzymałość szwu polipropylenowego podczas jego rozciągania. Ustaw siłę zrywającą jako siłę rozciągającą, gdy szew pęknie. Porównaj wytrzymałość na rozerwanie między trzema grupami i wykonaj porównania parami.
2. Obserwuj uszkodzenia szwu polipropylenowego pod mikroskopem świetlnym. Zdefiniuj liczbę punktów uszkodzenia jako liczbę włóknistych lub grubych punktów złamania widocznych przy 200-krotnym powiększeniu. Porównaj liczbę punktów uszkodzeń w trzech grupach i wykonaj porównania parami.

Results

Maszyna do treningu rekonstrukcji naczyń krwionośnych jest pokazana w Rysunek 1 i składa się z dwóch głównych części: sali operacyjnej i panelu sterowania. Podłoga operacyjna składa się z wlotu wody, wylotu wody i zbiornika na wodę. Dwa końce układu krwionośnego są przywiązane do wlotu i wylotu wody w celu zbadania wpływu zespolenia. Długość wylotu wody jest regulowana, a parametry (np. ciśnienie perfuzji, czas trwania ciśnienia szczytowego, temperatura i odchylenie ciśnienia) ustawiamy na panelu st...

Discussion

Za pomocą traktorów magnetycznych i magnetycznego ściągacza do szwów praktykant może indywidualnie i precyzyjnie wykonać zespolenie żylne. Traktory magnetyczne ciągną tkankę, która blokuje pole zespolenia i zapewniają odpowiednią siłę do rozciągania żył w kierunku pionowym, uzyskując w ten sposób wyraźną ekspozycję na zespolenie żylne. W tradycyjnym zespoleniu manualnym do ekspozycji chirurgicznej wymagany jest co najmniej jeden asystent. Użycie ciągników magnetycznych może zapewnić wymaganą ekspozycję i zastąpić asysten...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Okrągły magnes trwały	Grupa magnesów trwałych Hangzhou Co.LTD	20 * 1 mm	Ciągnik magnetyczny
Kulki magnetyczne	Grupa magnesów trwałych Hangzhou Co.LTD	5mm	Magnetyczny ściągacz do szwów
Cylindry magnetyczne	Grupa magnesów trwałych Hangzhou Co.LTD	* 5 mm	Magnetyczny ściągacz do szwów Szew
polipropylenowy	Johnson and Johnson	PROLENE 4-0	Stosowany do zespolenia
Szew jedwabny	SILK	2-0?3-0	Służy do mocowania naczyń krwionośnych i podwiązania
Zabiegi chirurgiczne	Jinzhong Shanghai	JZ-2018	Nożyczki do szwów, nożyczki do tkanek? kleszcze, uchwyt na igłę i igłę
Uniwersalna maszyna wytrzymałościowa	Zwick GmbH& Co	Z010	Służy do badania związku między długością drutu trakcyjnego a siłą pociągową