Kirurgisk teknik för implantation av vävnadstekniska kärlimplantat och efterföljande<em> In Vivo</em> Övervakning
Summary
En steg-för-steg-protokoll för interpositions placering av vävnadstekniska Fartyg (TEVS) in i halspulsådern av ett får med hjälp av end-to-end anastomos och realtids digitala bedömning in vivo tills djuroffer.
Abstract
Utvecklingen av vävnadstekniska Fartyg (TEVS) är avancerad med förmågan att rutinmässigt och effektivt implantat TEVS (4-5 mm i diameter) i en stor djurmodell. En steg för steg-protokoll för interpositionella placeringen av TEV och realtid digitala bedömning av TEV och nativa karotidartärema beskrivs här. In vivo övervakning möjliggörs genom implantation av flödessonder, katetrar och ultraljuds kristaller (kapabel inspelnings förändringar dynamiska diameter av implanterade TEVS och infödda halspulsåder) vid tiden för operationen. När implanteras, forskare kan beräkna arteriella blodflödesmönster, invasiva blodtryck och artär diameter som ger parametrar såsom pulsvågshastigheten, augmentation index, pulstryck och efterlevnad. Datainsamling åstadkommes med användning av ett enda datorprogram för analys under hela varaktigheten av experimentet. Sådan ovärderlig data ger inblick i TEV matrix remodeling, dess resemblance till infödda / skenkontroller och övergripande TEV prestanda in vivo.
Introduction
Det primära fokus för utvecklingen av TEVS har varit att ge en ersättning för autologa transplantat byte när autologa fartyg inte är tillgängliga och att begränsa donator sikte sjuklighet. Till exempel har antalet kranskärlsoperationer per år översteg 350.000 i USA, och den ideala källan för lämpliga transplantat förblir den vänstra inre bröstartären, vänster främre nedåtgående kransartären och saphenusvenen 1. Eftersom många personer som lider av kärlsjukdomar kanske inte har lämpliga artärer och vener för autologa transplantat ersättare, har utvecklingen av TEVS därmed blivit ett intensivt forskningsområde i årtionden 1-6. Medan teknik och optimering av nya TEVS har genomgått många framsteg, rapportering om de kirurgiska tekniker som används för att implantera TEVS själva har inte varit ett ämne för en sådan intensiv diskussion. Snarare är protokoll rörande implantation av TEVS i djurmodeller till stor del kvarupp till forskning undersökare.
Följande manuskriptet visar hur du implantera TEVS genom att utnyttja en end-to-end anastomos tillvägagångssätt. Detta förfarande optimerades genom användning av en specifik anastomotisk suture mönster, stabiliserande suturen tekniken, optimerar longitudinell spänning och tillägg av in vivo övervakning instrumentering. Denna metod står i kontrast med några av de många variationer som tidigare har använts. Vidare beskriver denna procedur hur jag ska få parametrar såsom blodtryck, TEV diameter / efterlevnad och flödeshastigheten genom TEV efter operationen fram till explantation. Denna insamling av data ger en oumbärlig analys av TEV medan den är i färd med ombyggnad.
Protocol
Representative Results
Discussion
Syftet med denna rapport är att ge ett tillförlitligt och reproducerbart sätt för att implantat TEVS av intresse i får halspulsådern. De infödda halspulsåder av de djur som används i denna modell var 0,5-0,75 mm i tjocklek och 4,5-5 mm i ytterdiameter. Den kirurgiska tekniken som beskrivs här har varit framgångsrikt för implantering TEVS av varierande geometrier mäter 0,25-1 mm i tjocklek, 4-5 mm ytterdiameter och 4 cm i längd med stor framgång bevisar effektivt upp till 3 månader, den avsedda slutpunkte…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete har finansierats med bidrag från National Heart och Lung Institute (R01 HL086582) och New York Stem Cell Science Fund (NYSTEM, Kontrakts # C024316) till STA och DDS illustrationer som används i JUPITER video fördes av John Nyquist; Medicinsk Illustrator från State University of New York at Buffalo.
Materials
| Equipment | Manufacturer | Serial/Catalog # | Notes | |
| Pressure Transducer | Becton Dickinson | P23XL-1 | 1+ (1 for each artery) Used with water-filled diaphragm domes |
|
| Amplifier and transducer box | Gould | 5900 Signal Conditioner Cage | 1 Two transducers and amplifiers should be included in cage. While this specific unit may be discontinued, other commercially available pressure transducers with a BNC/analog output will communicate with the Sonometrics equipment |
|
| T403 Console with TS420 perivascular flowmeter module(x2) | Transonic Systems | T403 module and TS420 (x2) | 1 Flow probes measuring flow through each of the carotid arteries will connect to each of the TS420 units. |
|
| Digital ultrasonic measurement unit | Sonometrics | TR-USB | 1 | |
| Flow Probe Precision S-Series 4mm | Transonic Systems Inc. | MC4PSS-LS-WC100-CM4B-GA | 2 | |
| 1mm Sonometrics Crystals | Sonometrics Systems | 1R-38S-20-NC-SH | 2-4 (2 for each artery) | |
| Catheter for implantation | BD (Becton Dickinson) | 381447 | 1+ (1 for each artery) Catheter is cut and secured to microbore tubing, stylette is utilized for insertion |
|
| Tygon Microbore Tubing | Norton Performance Plastics | (AAQ04127) Formulation S-54-HL | NA (cut to length for an extension set) | |
| Luer Stub Adapter | BD (Becton Dickinson) | 427564 (20 gauge) | 1+ (1 for each arterial catheter) | |
| Surflo Injection Plug | Terumo | SR-IP2 | 1+ (1 for each arterial catheter) | |
| Meadox | PTFE (Teflon) Felt | 19306 | NA (cut to size) The PTFE felt used in our studies was discontinued. However, comparable companies such as “Surgical Mesh” offer products which are equivalent. |
References
- Goldman, S., et al. Long-term patency of saphenous vein and left internal mammary artery grafts after coronary artery bypass surgery: Results from a Department of Veterans Affairs Cooperative Study. Journal of the American College of Cardiology. 44, 2149-2156 (2004).
- Achouh, P., et al. Long-term (5- to 20-year) patency of the radial artery for coronary bypass grafting. The Journal of Thoracic And Cardiovascular Surgery. 140, 73-79 (2010).
- Conklin, B. S., Richter, E. R., Kreutziger, K. L., Zhong, D. S., Chen, C. Development and evaluation of a novel decellularized vascular xenograft. Medical Engineering & Physics. 24, 173-183 (2002).
- Zhu, C., et al. Development of anti-atherosclerotic tissue-engineered blood vessel by A20-regulated endothelial progenitor cells seeding decellularized vascular matrix. Biomaterials. 29, 2628-2636 (2008).
- Quint, C., et al. Decellularized tissue-engineered blood vessel as an arterial conduit. Proceedings of the National Academy of Sciences. 108, 9214-9219 (2011).
- Kaushal, S., et al. Functional small-diameter neovessels created using endothelial progenitor cells expanded ex vivo. Nat Med. 7, 1035-1040 (2001).
- Galatos, A. D. Anesthesia and Analgesia in Sheep and Goats. Veterinary Clinics of North America: Food Animal Practice. 27, 47-59 (2011).
- Okutomi, T., Whittington, R. A., Stein, D. J., Morishima, H. O. Comparison of the effects of sevoflurane and isoflurane anesthesia on the maternal-fetal unit in sheep. J Anesth. 23, 392-398 (2009).
- Swartz, D. D., Russell, J. A., Andreadis, S. T. Engineering of fibrin-based functional and implantable small-diameter blood vessels. American Journal of Physiology – Heart and Circulatory Physiology. 288, H1451-H1460 (2005).
- Niklason, L. E., et al. Functional arteries grown in vitro. Science. 284, 489-493 (1999).
- Dahl, S. L. M., et al. Readily Available Tissue-Engineered Vascular Grafts. Science Translational Medicine. 3, 68ra69 (2011).
- Wu, W., Allen, R. A., Wang, Y. Fast-degrading elastomer enables rapid remodeling of a cell-free synthetic graft into a neoartery. Nature Medicine. 18, 1148-1153 (2012).
- Saami, K. Y., Bryan, W. T., Joel, L. B., Shay, S., Randolph, L. G. The fate of an endothelium layer after preconditioning. Journal of vascular surgery : Official Publication, the Society for Vascular Surgery [and] International Society for Cardiovascular Surgery, North American Chapter. 51, 174-183 (2010).
- Ueberrueck, T., et al. Comparison of the ovine and porcine animal models for biocompatibility testing of vascular prostheses. Journal of Surgical Research. 124, 305-311 (2005).
- Labbé, R., Germain, L., Auger, F. A. A completely biological tissue-engineered human blood vessel. The FASEB Journal. 12, 47-56 (1998).
- Samaha, F. J., Oliva, A., Buncke, G. M., Buncke, H. J., Siko, P. P. A clinical study of end-to-end versus end-to-side techniques for microvascular anastomosis. Plastic and Reconstructive Surgery. 99, 1109-1111 (1997).
- Huang, H., et al. A novel end-to-side anastomosis technique for hepatic rearterialization in rat orthotopic liver transplantation to accommodate size mismatches between vessels. European Surgical Research. 47, 53-62 (2011).
- Peng, H., Schlaich, E. M., Row, S., Andreadis, S. T., Swartz, D. D. A Novel Ovine ex vivo Arteriovenous Shunt Model to Test Vascular Implantability. Cells, Tissues, Organs. 195, 108 (2011).
- Zilla, P., Bezuidenhout, D., Human, P. Prosthetic vascular grafts: Wrong models, wrong questions and no healing. Biomaterials. 28, 5009-5027 (2007).
- Berger, K., Sauvage, L. R., Rao, A. M., Wood, S. J. Healing of Arterial Prostheses in Man: Its Incompleteness. Annals of Surgery. 175, 118-127 (1972).
- Byrom, M. J., Bannon, P. G., White, G. H., Ng, M. K. C. Animal models for the assessment of novel vascular conduits. Journal of Vascular Surgery : Official Publication, the Society for Vascular Surgery [and] International Society for Cardiovascular Surgery, North American Chapter. 52, 176-195 (2010).
- Swartz, D. D., Andreadis, S. T. Animal models for vascular tissue-engineering. Current Opinion in Biotechnology. 24, 916-925 (2013).
- Liang, M. -. S., Andreadis, S. T. Engineering fibrin-binding TGF-β1 for sustained signaling and contractile function of MSC based vascular constructs. Biomaterials. 32, 8684-8693 (2011).
- Han, J., Liu, J. Y., Swartz, D. D., Andreadis, S. T. Molecular and functional effects of organismal ageing on smooth muscle cells derived from bone marrow mesenchymal stem cells. Cardiovascular Research. 87, 147-155 (2010).
