Niniejsze badanie przedstawia metodę chirurgiczną interwencji w strukturze zastawki aortalnej podzastawkowej za pomocą ukierunkowanego cięcia tkanki przez przejście przez aortę u normalnych świń Bama.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Metoda chirurgiczna interwencji w strukturze podzastawkowej przez dostęp przez aortalny u normalnych świń rasy Bama
* These authors contributed equally
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Nieprawidłowości struktur podzastawkowych prowadzące do zmian w lewym przedsionku (LVOT) i przerost mięśnia sercowego są charakterystycznymi cechami anatomicznymi chorób strukturalnych serca, takich jak kardiomiopatia przerostowa (HCM). Niniejsze badanie ustanawia metodę chirurgiczną interwencji w strukturach podzastawkowych aorty poprzez podejście przezaortalne u normalnych świń Bama. Zwierzęta zostały uzyskane od certyfikowanego dostawcy świń eksperymentalnych w Pekinie (Numer licencji SCXK (Jing) 2018-0008). Ta metoda została zweryfikowana u trzech zdrowych, żeńskich miniaturowych świń Bama w wieku około 33-35 tygodni, o wadze 30-35 kg w momencie operacji. Procedura obejmuje środkowe rozcięcie mostka i przednie nacięcie ściany aorty, wykonywane pod wsparciem obejścia krążenia pozaustrojowego (CPB), hipotermicznym zastój serca i bezpośrednią wizualizację LVOT i regionów podzastawkowych. Celowy naciąg tkanki, lokalizowanie i cięcie są wykorzystywane do remodelacji struktur podzastawkowych.
Pełny proces chirurgiczny obejmuje indukcję znieczulenia, umieszczenie centralnego cewnika żylnego i cewnika moczowodowego, dezynfekcję i prześcielenie miejsca operacji, środkowe rozcięcie mostka, nacięcie osierdzia i mobilizację serca. CPB jest ustawiane poprzez drenaż przedsionka prawego i retrogradową perfuzę zatoki wieńcowej. Po przednim nacięciu ściany aorty, do lewej komory dostęp jest uzyskany przez zastawkę aorty, a interwencja w tkance podzastawkowej jest przeprowadzana w stanie zatrzymania akcji serca. Procedura kończy się zamknięciem aorty, wznowieniem akcji serca, usunięciem CPB i zamknięciem klatki piersiowej. Przez cały czas trwania zabiegu utrzymywano stabilność hemodynamiczną, a zwierzę pozostawało w dobrym stanie bez zgonu pooperacyjnego. Po zabiegu powierzchnie nacięć były gładkie, a otaczające struktury pozostały nienaruszone.
Ta metoda wykazuje wysoką powtarzalność i kontrolowalność zabiegu, zapewniając stabilny model interwencji chirurgicznej do badania interwencji w strukturach podzastawkowych. Oferuje również platformę techniczną do przeprowadzania analizy histologicznej, walidacji chirurgicznej i oceny strategii interwencji.
Wprowadzenie
Nieprawidłowości w strukturach podzastawkowych lewej komory odgrywają kluczową rolę w różnych chorobach układu krążenia, szczególnie u pacjentów z przerostowym zapaleniem mięśnia sercowego (HCM), gdzie anomalie podzastawkowe przyczyniają się do obturacji lewokomorowego przewodu wypływowego (LVOT) i przerostowej przegrody międzykomorowej1. Te zmiany strukturalne nie tylko upośledzają napełnianie i wyrzut komory, ale mogą również prowadzić do poważnych powikłań, takich jak komorowe zaburzenia rytmu, nagła śmierć sercowa i przewlekła niewydolność serca2. Klinicznie, przetocznicowe chirurgiczne usunięcie tkanek lewej komory jest często stosowane u takich pacjentów w celu złagodzenie obturacji LVOT i poprawy rokowania3. Jednak tylko niewiele badań systematycznie zbadano fizjologiczne zmiany i procesy remodelacji komorowej po tej interwencji chirurgicznej, co ogranicza jej zastosowanie w badaniach podstawowych i rozwoju terapii translacyjnej.
Różne modele zwierzęce były szeroko stosowane do badania zmian strukturalnych podzastawkowych i strategii interwencji. Modele te znacząco przyczyniły się do zrozumienia mechanizmów molekularnych i tkankowych; jednakże wykazują zauważalne ograniczenia w symulacji klinicznych procedur chirurgicznych serca, szczególnie w osiągnięciu precyzyjnej ekspozycji i ukierunkowanego cięcia tkanek lewej komory. Problemy takie jak zniekształcenie anatomiczne, niedostateczna precyzja chirurgiczna i ograniczona próbka tkankowa nadal istnieją4,5,6,7. Te niedociągnięcia utrudniają szersze zastosowanie takich modeli w badaniach nad mechanizmami interwencji chirurgicznej, interwencji strukturalnej pooperacyjnej i ocenie biomateriałów.
W ostatnich latach modele zwierzęce symulujące interwencję w strukturach podzastawkowych lewej komory przez przetocznicę pozostały wyjątkowo ograniczone. Istniejące badania są głównie ograniczone do modyfikacji obecnych technik chirurgicznych, próbując interweniować w zlokalizowanych strukturach tkanek komorowych poprzez minimalnie inwazyjne ścieżki lub metody energetyczne. Jednak te podejścia znacząco różnią się od klinicznych praktyk chirurgicznych pod względem ścieżek chirurgicznych, stanu serca w trakcie operacji i strategii interwencji tkankowej, co utrudnia dokładne odtworzenie reakcji strukturalnych, hemodynamicznych, reperfusionowych i mechanicznego stresu indukowanych przez interwencje chirurgiczne8,9. Dlatego w niniejszym badaniu stworzyliśmy model chirurgiczny na dużych zwierzętach, który można powtórzyć, wykonując środkowe rozcięcie mostka i przednią ścianę aorty podczas wsparcia krążenia pozaustrojowego (CPB) u normalnych świń rasy Bama. Ten model umożliwia bezpośrednią ekspozycję lewokomorowego przewodu wypływowego i regionu podzastawkowego, po której następuje kontrolowane cięcie tkanek w celu promocji interwencji w strukturach podzastawkowych, zapewniając klinicznie istotną platformę dla przyszłych badań.
Konkretnie, model ten został zaprojektowany, aby naśladować ścieżkę proceduralną i środowisko operacyjne klinicznej przetocznicowej miektomii przegrody stosowanej u pacjentów z przerostowym zapaleniem mięśnia sercowego (HOCM). Nie jest przeznaczony do naśladowania patofizjologii HOCM ani służenia jako model chorobowy, ale raczej do odtworzenia warunków operacyjnych, w których wykonuje się interwencję podzastawkową.
Ten model służy jako standaryzowany rama chirurgiczna do badania interwencji strukturalnych podzastawkowych, oceny nowych urządzeń chirurgicznych serca i zapewniania powtarzalnej platformy treningowej dla eksperymentalnej chirurgii serca, w tym szkolenia chirurgicznego w zakresie przetocznicowej ekspozycji LVOT i kontrolowanej resekcji podzastawkowej, a także ostrych badań na poziomie tkankowym i histologicznym po określonych interwencjach strukturalnych.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
Wszystkie procedury dotyczące zwierząt zostały zatwierdzone przez Komitet ds. Opieki nad Zwierzętami Instytucjonalnymi i ich Użytkowania (IACUC) Szpitala Fuwai Chińskiej Akademii Nauk Medycznych, pod numerem zgody 0106-1-20-ZX(X)-21. Wszystkie eksperymenty przeprowadzono zgodnie z wytycznymi ARRIVE oraz Przewodnikiem po opiece nad zwierzętami laboratoryjnymi (National Research Council/Institute of Laboratory Animal Resources). Zwierzęta były przetrzymywane w standardowych warunkach środowiskowych (temp. 20-26 °C, wilgotność 40-60%, cykl 12 godz. światło/ciemność) z wolnym dostępem do pokarmu i wody.
1. Przygotowanie zwierząt eksperymentalnych
- Uzyskać normalne dorosłe miniaturowe świnie Bama od certyfikowanego dostawcy świń eksperymentalnych w Pekinie (Numer licencji SCXK (Jing) 2018-0008).
UWAGA: Ta metoda została zweryfikowana na trzech zdrowych, żeńskich miniaturowych świniach Bama w wieku około 33-35 tygodni, o wadze 30-35 kg w momencie operacji. - Przetrzymać zwierzęta w standardowym środowisku izolacyjnym przez co najmniej 7 dni przed operacją w celu przyzwyczajenia, pod kontrolowaną temperaturą (20-26 °C), wilgotnością (40-60%) i cyklem 12-godzinnym światło/ciemność, z wolnym dostępem do pokarmu i wody.
- Przeprowadzić kompleksową ocenę zdrowia 24 h przed operacją, obejmującą ocenę stanu psychicznego, apetytu, cech kału, integralności skóry, chodu i stanu oddechowego.
- Wstrzymać karmienie na 12 h i podawanie wody na 4 h przed zabiegiem w celu zmniejszenia ryzyka aspiracji podczas znieczulenia.
- Wykonać pomiar masy ciała i rejestrację identyfikacji przed operacją, wraz z zapisem wskaźników życiowych wyjściowych.
- W dniu operacji, przenieść zwierzęta do obszaru operacyjnego w celu ustanowienia dostępu dożylnego i przygotowania do indukcji znieczulenia.
2. Przygotowanie przedoperacyjne
- Ustanowienie dostępu żylnego małżowiny
- Przed kateteryzacji żyły małżowiny, indukują znieczulenie/sedacja poprzez podanie domięśniowe chlorowodorku ketaminy (5–10 mg/kg) w połączeniu z Sumianxin II (złożony preparat znieczulający weterynaryjny, z głównym składnikiem chlorowodorek ksylazyny; 1 mg/kg). Po osiągnięciu odpowiedniej sedacji, ustanowić dostęp żylny przez żyłę brzeżną małżowiny w następujący sposób:
- Wykonać łagodne naciśnięcie na proksymalnym odcinku żyły brzeżnej małżowiny, aby umożliwić napełnienie żyły. Za pomocą 22-G katetru dożylnego(22 GA × 1,00 cala; 0,8 × 25 mm), wprowadzić igłę wzdłuż przebiegu naczynia z dystalnego w kierunku proksymalnym.
- Po obserwacji powrotu krwi, wycofać mankiet i wprowadzić kateter w całości do żyły. Usunąć rdzeń igły, podłączyć trójdzielny korek i wstrzyknąć niewielką ilość sterylnego soli fizjologicznej, aby potwierdzić przepuszczalność.
- Upewnić się, że nie występuje podskórne wybrzuszenie i że wlewaniem jest płynne, a następnie zamocować korek taśmą chirurgiczną, aby ustabilizować kateter.
- Przed kateteryzacji żyły małżowiny, indukują znieczulenie/sedacja poprzez podanie domięśniowe chlorowodorku ketaminy (5–10 mg/kg) w połączeniu z Sumianxin II (złożony preparat znieczulający weterynaryjny, z głównym składnikiem chlorowodorek ksylazyny; 1 mg/kg). Po osiągnięciu odpowiedniej sedacji, ustanowić dostęp żylny przez żyłę brzeżną małżowiny w następujący sposób:
- Znieczulenie
UWAGA: Zweryfikować odpowiednią głębokość znieczulenia i utratę odruchów przed wykonaniem jakichkolwiek inwazyjnych procedur, aby zapobiec stresowi lub bólowi.- Indukować znieczulenie poprzez wstrzyknięcie 1% roztworu propofolu przez żyłę małżowiny w dawce 2-4 mg/kg. Gdy zwierzę straci zdolność do utrzymania się w pozycji stojącej, wystąpi zmniejszenie świadomości i upadnie, natychmiast przenieść je do środka stołu operacyjnego.
- Umieścić zwierzę w pozycji leżącej na plecach i zamocować wszystkie cztery kończyny do boków stołu operacyjnego za pomocą pasków skręcających. Umieścić miękkie podkładki pod grzbietem i szyją, aby zapobiec urazom związanym z uciskiem.
- Po potwierdzeniu nieprzytomności, podać jednorazowo dożylnie bolus fentanylu (3–5 µg/kg) dla przeciwbólowego działania okołonacięciowego, następnie atracurium (0,2 mg/kg) w celu rozkurczu mięśni.
- Wykonać intubację tchawicy poprzez ujawnienie krtani za pomocą laryngoskopu. Wprowadzić odpowiednio wielkości katetr endotrachealny z mankietem (zalecany średnica wewnętrzna 6,5-7,5 mm) do tchawicy i przesunąć go do segmentu piersiowego, aby uniknąć zablokowania prawego przewodu oskrzelowego przedniego.
- Podłączyć katetr do wentylatora mechanicznego. Ustawić wentylator na objętość tętniczą 10-12 mL/kg, częstotliwość oddechów 12-16 oddechów/min, FiO2 100% i stosunek I:E 1:2. Potwierdzić wentylację obustronnych płuc przed zamocowaniem katetru endotrachealnego. Po indukcji znieczulenia, zastosować maść okulistyczną z erytromycyną
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
To protokoll chirurgiczne umożliwia stabilne wyeksponowanie i kontrolowane cięcie struktur podzastawkowych w lewej komorze. Podczas zabiegu nacięcie aorty zostało dokładnie usytuowane, a wejście przez otwór aorty umożliwiło jasne uwidocznienie ujścia lewej komory i powiązanego obszaru podzastawkowego. Chirurg zlokalizował obszar cięcia poprzez zastosowanie uciągu na wcześniej umieszczonej szwie i zakończył ukierunkowane cięcie tkanki podzastawkowej pod bezpośrednim widzeniem, używając małych, zakrzywionych nożyczek. Bada...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Nieprawidłowości struktur subwalwularnych lewej komory reprezentują krytyczne zmiany anatomiczne u pacjentów z przerostowym kardiomiopatią (HCM), prowadzące do upośledzenia kompliancji komorowej, podwyższonego ciśnienia rozkurczowego i obturacji lewokomorowego przełyku wypływowego (LVOT). Te strukturalne nieprawidłowości stanowią główne patologiczne podstawy dla klinicznego dysfunkcjonowania serca i niekorzystnych efektów10,11. W tym badaniu opracowałeśmy metodę ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy tego rękopisu nie mają żadnych konfliktów interesów do zadeklarowania.
Podziękowania
To dzieło było wspierane przez Narodowy Program Kluczowych Badań i Rozwoju Chin (2023YFF0724701).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 0,9% iniekcja chlorku sodu | - | - | Używane do irygacyjnego nawadniania i rozcieńczania roztworów |
| Maszyna znieczuleniowa | - | - | Dostarcza znieczulenia wziewnego i wsparcia oddechowego |
| Znieczulenia (propofol, fentanyl, atrakuriusz) | - | - | Stosowane do indukcji i utrzymania znieczulenia |
| Aortalny retraktor | SINOVIEW | RT37008-25 | Służy do odsunięcia aorty i poprawy widoczności |
| Atraumatyczne kleszcze | SINOVIEW | FC22500-24 | Służą do chwytania tkanki, minimalizując traumę |
| Roztwór kardioplegii (St. Thomas) | - | - | Stosowany do zatrzymania czynności serca i jego ochrony |
| Maszyna i rurki do krążenia pozaustrojowego | - | - | Stosowany do utrzymania krążenia podczas operacji na otwartym sercu |
| Zestaw cewników do żyły centralnej | - | - | Służy do ustanowienia dostępu do żyły centralnej |
| Zestaw do intubacji przeztchawiczej i wentylatora | - | - | Utrzymywany do utrzymania przejrzystości dróg oddechowych podczas operacji |
| Płaski retraktor hakowy | SINOVIEW | RT37000-00 | Służy do odstawiania tkanek w jamie klatki piersiowej |
| Retraktor ogólnego przeznaczenia | - | - | Służy do odstawiania tkanki i odsłonięcia obszaru operacyjnego |
| Kleszcze hemostatyczne | - | - | Służą do zaciśnięcia naczyń krwionośnych lub tkanki w celu osiągnięcia hemostazy |
| Iniekcja heparyny sodowej | - | - | Stosowany do przeciwkrzepliwości |
| Cewnik IV, radiopakowny 22 GA x 1,00 in | BD Angiocath | 381123 | Służy do ustanowienia dostępu żylnego |
| Kosz na mikrochirurgiczne instrumenty | SINOVIEW | 90X0003 | Służy do przechowywania i transportu mikrochirurgicznych instrumentów |
| Minimalnie inwazyjne zakrzywione nożyczki | SINOVIEW | SC40230-25 | Stosowane w minimalnie inwazyjnych zabiegach do zakrzywionego cięcia |
| Minimalnie inwazyjne nożyczki dwuczęściowe | SINOVIEW | SC55001-29 | Stosowany do precyzyjnego cięcia w głębokich polach operacyjnych |
| Trzypałeczkowy uchwyt do igieł | - | - | Służy do trzymania igieł szyjących podczas szycia |
| Rękojeść i łopatka skalpela | - | - | Służy do nacięcia skóry i tkanek |
| Sterylne prześcieradła, szwy, rękawiczki, maseczki | - | - | Służy do utrzymania sterylnego pola operacyjnego |
| Skrzynka sterylizacyjna na precyzyjne instrumenty | SINOVIEW | 90X0401 | Służy do czyszczenia i sterylizacji instrumentów chirurgicznych |
| Kleszcze tkankowe (ze szczecinie lub bez) | - | - | Służą do chwytania tkanki |
| Nożyczki do tkanki | SINOVIEW | SC35101-25SC | Stosowany do ogólnego cięcia tkanki |
| Trzypałeczkowe mikroklempsy | SINOVIEW | FC17010-301 | Stosowane w mikrochirurgii do delikatnej manipulacji |
| Nożyczki ultraostre | SINOVIEW | SC35101-23UC | Stosowany do precyzyjnego cięcia tkanki |
| Cewnik do cewnikowania dróg moczowych i torba do drenażu | - | - | Stosowany do drenażu moczu i monitorowania |
| Monitor znaków życiowych | - | - | Monitoruje EKG, ciśnienie krwi, SpO2, temperaturę |
Bibliografia
- Harris, K. M., et al. Prevalence, clinical profile, and significance of left ventricular remodeling in the end-stage phase of hypertrophic cardiomyopathy. Circulation. 114 (3), 216-225 (2006).
- Pezel, T., et al. Imaging interstitial fibrosis, left ventricular remodeling, and function in stage A and B heart failure. JACC Cardiovasc Imaging. 14 (5), 1038-1052 (2021).
- Guo, H. C., et al. Comparison of clinical effects between percutaneous transluminal septal myocardial ablation and modified morrow septal myectomy on patients with hypertrophic cardiomyopathy. Chin Med J (Engl). 131 (5), 527-531 (2018).
- Li, J., et al. Mir-30d regulates cardiac remodeling by intracellular and paracrine signaling. Circ Res. 128 (1), e1-e23 (2021).
- Lv, Q., et al. Proline metabolic reprogramming modulates cardiac remodeling induced by pressure overload in the heart. Sci Adv. 10 (19), eadl3549(2024).
- Schauer, A., et al. Empagliflozin improves diastolic function in HFpEF by restabilizing the mitochondrial respiratory chain. Circ Heart Fail. 17 (6), e011107(2024).
- Yang, P., et al. Engineered model of heart tissue repair for exploring fibrotic processes and therapeutic interventions. Nat Commun. 15 (1), 7996(2024).
- Fang, J., et al. Transapical septal myectomy in the beating heart via a minimally invasive approach: A feasibility study in swine. Interact Cardiovasc Thorac Surg. 30 (2), 303-311 (2020).
- Zhou, M., et al. Transapical intramyocardial septal microwave ablation in treatment of hypertrophic obstructive cardiomyopathy: 12-month outcomes of a swine model. J Cardiothorac Surg. 19 (1), 205(2024).
- Cui, H., et al. Myocardial histopathology in patients with obstructive hypertrophic cardiomyopathy. J Am Coll Cardiol. 77 (17), 2159-2170 (2021).
- Federspiel, J. M., et al. Retrofitting the heart: Explaining the enigmatic septal thickening in hypertrophic cardiomyopathy. Circ Heart Fail. 17 (5), e011435(2024).
- Song, B., Dong, R. Comparison of modified with classic morrow septal myectomy in treating hypertrophic obstructive cardiomyopathy. Medicine (Baltimore). 95 (2), e2326(2016).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
