Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Bioengineering

Kirurgisk Teknik for implantation af manipuleret væv kargrafter og efterfølgende doi: 10.3791/52354 Published: April 3, 2015

Summary

En trin-for-trin-protokollen for den inter-positionelle placering af manipuleret væv fartøjer (TEVs) i halspulsåren af et får hjælp end-to-end anastomose og real-time digital vurdering in vivo indtil dyr offer.

Abstract

Udviklingen af ​​manipuleret væv fartøjer (TEVs) fremføres ved evnen til rutinemæssigt og effektivt implantat TEVs (4-5 mm i diameter) i en stor dyremodel. En trin for trin protokol for inter-positionelle placering af TEV og tidstro digital vurdering af TEV og indfødte halspulsårer er beskrevet her. In vivo overvågning er gjort mulig ved implantation af flow sonder, katetre og ultralyd krystaller (stand med at optage ændringer dynamiske diameter af implanterede TEVs og indfødte halspulsårer) på tidspunktet for kirurgi. Når implanteret, kan forskerne beregne arterieblod strømningsmønstre, invasive blodtryk og arterie diameter der giver parametre som puls bølge hastighed, augmentation indeks, puls pres og overholdelse. Dataopsamling ved anvendelse af en enkelt computer program til analyse under hele forsøget. En sådan uvurderlig data giver indsigt i TEV matrix remodeling, dens resemblance til Native / sham kontrol og samlet TEV ydeevne in vivo.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Det primære fokus for udviklingen af ​​TEVs har været at give en erstatning for autolog graft udskiftning, når autologe fartøjer er ikke tilgængelige og begrænse donor syn sygelighed. For eksempel er antallet af koronar bypass-operationer per år oversteg 350.000 i USA, og den ideelle kilde til egnede transplantater forbliver venstre indre brystarterie, venstre forreste nedadgående kranspulsåre og saphenavene 1. Da mange personer, der lider af vaskulære sygdomme måske ikke har egnede arterier og vener til autolog graft udskiftning, har udviklingen af TEVs således blevet en intens forskningsområde i årtier 1-6. Mens teknik og optimering af nye TEVs har undergået mange fremskridt, rapportering om kirurgiske teknikker, der anvendes til at implantere TEVs selv har ikke været et emne af en sådan intens diskussion. Snarere er protokoller om implantation af TEVs i dyremodeller i høj grad overladtop til forskning efterforskere.

Følgende manuskript viser, hvordan at implantere TEVs ved at bruge en end-to-end anastomose tilgang. Denne procedure blev optimeret ved anvendelse af en specifik anastomotiske sutur mønster, stabiliserende sutur teknik, at optimere langsgående spænding og tilsætning af in vivo overvågning instrumentering. Denne fremgangsmåde er i modsætning til nogle af de mange variationer, som tidligere er blevet anvendt. Desuden er denne procedure beskriver, hvordan du erhverve parametre som arterielt blodtryk, TEV diameter / compliance og strømningshastighed gennem TEV efter operationen indtil explantation. Denne indsamling af data giver en uundværlig analyse af TEV mens den er i færd med at remodeling.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

BEMÆRK: Denne protokol er blevet godkendt af Animal Care og brug Udvalg på State University of New York i Buffalo.

1. Pre-kirurgisk Forberedelse

  1. Brug får (Dorset kors, kvinde, cirka 1-3 år med en vægt på 40-60 kg) for den følgende undersøgelse. Indgives cyclosporin A (200 mg / dag), aspirin (975 mg / dag), og Coumadin (20-30 mg / dag) gennem munden, startende 3 dage før kirurgi og fortsætte i varigheden af ​​alle studier.
  2. Sørg fårene har fastet 12 timer før operation (normal foder = 1,8 kg hø og 0,4 kg korn).
  3. Steriliser alle kirurgiske forsyninger bruger dampautoklave ved 121 ° C og 15 psi i 30 minutter.
  4. Placer følgende punkter i en paraformaldehyd ekssikkator 48 timer før operation: 4 mm Doppler flow sonder, 1 mm ultralyd krystaller, indlagte arterielle katetre, udvidelse slanger og 42 "Tygon Tubing.
    BEMÆRK: En tabel med relevant medicinsk nødvendigt udstyr tilkirurgi og til sterilisering er angivet i tabel 1. Pre-placering af instrumenteringen i Tygon slange på dette trin vil hjælpe med at spare tid under operationen.
    1. Mærk hver ende af proberne, katetre og krystaller som venstre og højre, hvis det er relevant.

2. kirurgisk operation

  1. Inducerer får for anæstesi med diazepam (0,5 mg / kg) og ketamin (4 mg / kg) intravenøst ​​(IV). Alternativt kan du bruge telazol (4 mg / kg) IV.
    1. Udfør orotracheal intubation med en 8,5 til 10,0 mm indvendig diameter håndjern endotrachealrøret 7.
    2. Administrere inhalant anæstesi gennem en genindånding kredsløb med en respirationsvolumen ventilator (7-10 ml / kg) eller en trykreguleret ventilator (15-20 cm H2O). Brug en præcision vaporizer at administrere isofluran eller sevofluran på et passende beløb (3% -4% i første omgang) for at nå et medium til dyb kirurgisk bedøvelsesmiddel fase. Den minimale alveolære koncentration forfår er 1,4% eller 1,9% henholdsvis 8.
    3. Vurdere bedøvelse dybde ved at observere motor respons på stimuli, øjenlågsreflekser, øjenhøjde og puls. Overvåg blod iltmætning (95% -100%) ved hjælp af pulsoximetri, CO 2 koncentration (45-55 mmHg) i eksspiratoriske gasser ved hjælp kapnografi og opretholde kroppens temperatur under proceduren (38,5-39,5 ° C) ved hjælp af en auto reguleret opvarmning tæppe.
  2. Shave uld fra hele halsen af ​​fårene, og over en cefalvenen, ved hjælp af en # 40 klinge på standard neglesaks. Forbered huden på begge steder for kirurgi ved hjælp af 70% isopropylalkohol og 7,5% betadine krat mættede gaze. Begynd med alkohol gaze at lette fjernelse af hud olier. Skift mellem betadine gaze og alkohol gaze tre gange.
  3. Placer får på operationsbordet liggende på ryggen oven på et varmetæppe. Pass en mellemstor orogastric rør for at tillade passiv udvisning af maveindhold. Udvidfåreuld hals og bruge støttende polstring efter behov for at opretholde anbringelsen.
    1. Udfør en endelig aseptisk scrub hjælp 7,5% Betadine gaze og tillade at sidde i 5 minutter før operation.
  4. Indgiv IV væsker (Ringerlaktat opløsning eller 0,9% saltvand) ved 10 ml / kg / time gennem en angiokateter placeret i cefalvenen. Administrer intraoperativ antibiotika og analgesi: Penicillin G Procain 6.600 U / kg intramuskulært (IM), Gentamicin 1,6 mg / kg IM, og Buprenorphin 0,005-0,01 mg IV eller IM.
  5. Lav en ~ 12 cm snit på langs i den ventrale midterlinjen hals hjælp elektro cautery. Isoler venstre og højre halspulsårer (~ 6 cm) ved at fjerne bindevæv under anvendelse af en stump dissektion teknik. Bind off og ætse mikro-fartøjer forgrener fra carotidarterierne at minimere blødning.
  6. Opretholde sterilitet ved at udnytte (en ikke-steril) kirurgisk sygeplejerske til at hjælpe med gravende alle ledninger og slanger (flow sonde, ultralyds krystal ledningerog kateterrør) i det subkutane lag af huden. Brug en stump trokar, som kommer ud gennem den kirurgisk prepped indsnit ved dorsolaterale hals.
    1. Nå under det sterile afdækningsstykke og dreje hovedet af fårene, så den side af halsen kan visualiseres under afdækningen.
    2. Brug en 8 cm buet hæmostat til tunnel gennem det subkutane rum mellem den ventrale midterlinjen hals snit og den side af halsen. Åbn og luk hæmostat til ligeud dissekere en plads til slangen ~ 1,5 cm bred. Spidserne af arterieklemmen bør ligge halvvejs mellem hoved og skuldre, ca. 10 cm caudale til højre eller venstre øre. Drej hæmostat så spidserne peger mod den overfladiske hud.
    3. Nå under det sterile afdækningsstykke og gøre en 1,5 cm incision gennem huden i løbet af de tips af arterieklemmen med en steril # 11 klinge. Visualiser spidsen af ​​arterieklemmen at bekræfte en klar exit gennem huden.
    4. Før Tygon-rør indeholdende enll ledninger og slanger gennem subkutan tunnel. Hold ledninger og slanger over den sterile afdækning.
    5. Nå under afdækningsstykket for at fjerne den ydre Tygon slangen fra halsen, og udsætter den implanterede ledninger, når det forlader halsen af ​​fårene. Træk enkelte linier ud for at minimere slæk i det subkutane rum. Lad nok afstand til korrekt fastgøre instrumentering til arterien.
  7. Placer 4 mm Doppler flow sonder på begge halspulsårer og opnå en første aflæsning (figur 1). Injicer 100 U / kg heparin IV 30 minutter før fastspænding arterien.
  8. Fortsæt heparin administration på 100 U / kg / time til slutningen af ​​operationen. Spænd halspulsåren anvendelse af ikke-knusende vaskulære klemmer og punktafgifter en del (ca. 4 cm i længden). Den kontralaterale halspulsåre strømningshastighed vil stige 50% -100% for at opretholde blodtilførslen til hjernen.
    BEMÆRK: Det er muligt at begrænse langsgående strækning af rekyl af indfødte fartøj ved at fjernekortere segmenter end at blive udskiftet og / eller strække native arterie med vaskulære klemmer at forkorte afstanden indtil fuld anastomotisk procedure er afsluttet. Dette vil medvirke til at begrænse spændingen på enkelte bedrift suturer og den implanterede transplantat.
  9. Suturere TEV på plads ved hjælp af simple afbrudte sting med 7-0 prolin ethalloy dobbelt væbnet monofilament sutur. Hvis det er nødvendigt, anvende vaskulære glatte muskelafslappende såsom papaverin (15 mg / ml) eller nicardipin (1,25 mg / ml) topisk til det native vaskulatur for at forhindre vasokonstriktion, som ville hæmme anastomotiske sutur.
    BEMÆRK: Begynd at placere suturer med ca. 1 mm mellemrum. Dette kan i høj grad variere fra sag til sag. Sammensætningen og TEV tykkelse vil påvirke den effektive afstand mellem suturer. Når tykkelsen af ​​det native væv eller TEV falder, kan det være nødvendigt at placere suturer tættere sammen.
    1. Første anker fire punkter i TEV til native arterie ved at placere to modsatrettede stitches på både proximale og distale ender (figur 2 -Di). Hold hver anker undervist ved hjælp hemostats.
      BEMÆRK: proximale og distale beskrivelser er i forhold til retningen af ​​blodstrømmen gennem papiret.
    2. Tilføj 5-6 flere suturer på den overfladiske side af både den proksimale og distale ender til at begynde anastomosen. (Figur 2-Pr). Samtidig rotere vaskulære klemmer 180 grader.
    3. Genetabler spænding på forankring suturer. Tilsæt yderligere (5 til 6) afbrudt suturer proximale og distale ender på roteret side af TEV.
  10. Når TEV er sikkert syet på plads, roterer den tilbage til den oprindelige position, og fjerne den vaskulære klemmer en ad gangen, distal klemme først. Let blødning på anastomosen sites er fælles. Dette kan naturligvis løses efter flere minutters klemme frigivelse og reclamping eller kræve placering af yderligere suturer. Placer Doppler flow probe (figur 3-FL) Tilbage på indfødte arterie proksimalt for blodgennemstrømning ind i TEV og monitor flow.
    BEMÆRK: Forvent strømningshastighederne for venstre og højre carotis i ligevægt efter ca. 15 min. Hvis strømningshastigheden på halspulsåren med implanteret TEV støt dråber, er det muligt TEV størkner. Andre mulige abnormaliteter vedrørende flow kan henføres til indsnævring af den native arterier proximal eller distal til TEV. Hvis dette sker, kan der anvendes brugen af ​​ekstra vaskulær glat muskelafslappende, og den indfødte fartøj skal vende tilbage til en basal tone efter 30-60 min efter afslutningen af ​​væv over implantatstedet.
    1. Hvis det ønskes, udskære kontralaterale halspulsåre og sy det på plads som en "Sham" kontrol. Dette er mere klinisk relevant end forlader højre carotidarterie alene og kun fastgørelse af flow probe, ultralyd krystaller, og kateteret. Hvis en fingeret kontrol ønskes, udføre denne, inden du fortsætter til trin 2.11.
  11. Sutur 1 mm ultralyds krystaller (Figur 3 -cr1 CR2) til modstående sider af TEV hjælp 7-0 prolin. Tråd sutur gennem ultralydskrystallen hoved og sy kun det overfladiske lag af TEV.
  12. Selvkaterisation arterien anvendelse af en modificeret 18 G kateter med en Teflon vævet stolpe (figur 3- Ca & figur 4A). Placer kateteret distalt for TEV på native arterielle væv.
    1. Suturere stolpe til arterievæggen med 5/0 Ethibond at kontrollere blødning. Brug cyclohexanon at klæbe microbore slangen til kateteret, der er blevet skyllet med saltvand. Brug slangen som en forlængelse linje.
    2. Brug en 20 G Luer Stub adapter med en Surflo Injection Plug at forsegle blotlagt ende af slangen (figur 4B). For at opretholde åbenheden af ​​kateteret opnå priming volumen af ​​linjen og skylle det med 10 ml saltvand og derefter 5.000 U / ml af heparin-natrium injektion hver 2-3 dage.
  13. Optag afstanden mellem flow proben og ultralyd krystaller, samt afstanden mellem flow probe og kateteret. Dette vil gøre det muligt Pulsbølgehastigheden beregnes i forbindelse med software. Hvis sådanne beregninger ikke er nødvendige, må ikke implanteres et kateter.
  14. Anskaf en intraoperativ læsning, hvis det ønskes at sikre alle implanterede hardware er funktionel (se afsnit 3).
  15. Sikker implanterede linjer og ledninger til nærliggende muskulatur ved hjælp af 2/0 Silke og en tilspidsning nål (figur 3).
    1. Placer vaskulære flow sonde ledning parallelt med fartøj med sonden caudale tråden strækker kranialt, og derefter lave en "U-Turn" mod den laterale muskulatur. Fastgør ledning til tilstødende muskulatur under anvendelse af 2-0 silke på en tilspidsning nål på to steder, således at den wire eller flow probe ikke er i stand til at placere nogen belastning på fartøjet. Sørg suturer er lun, men ikke på med at stramme og strangulate muscularatur (figur 3).
    2. Suturere krystal ledninger og arterielt kateter til den laterale muskulatur, giver mulighed for ~ 1,5 cm i slap, svarende til de tidligere trin for at sikre flow probe (figur 3).
    3. Gruppe alle ledninger og linjer sammen og forankre dem til muskulaturen lige før du afslutter ud gennem subkutan tunnel, svarende til tidligere trin.
  16. Luk operationsstedet med en 2-0 Vicryl sutur i lag ved hjælp af en kørende sutur mønster på facia og subdermal, løb madras sting på huden (instrumentbræt, ikke-skærende nål, hud, skæring nål). Luk 1,5 cm incision på den dorsale hals omkring blotlagt ledninger og linjer ved hjælp af 2/0 Vicryl, og en skærende nål.
  17. Place strømningssonde ledninger, kateter linjer og ultralydskrystallen ledninger i en lomme (10 cm x 10 cm), som er sikkert suturerede til huden af fårene (figur 5 - efter helbredelse).
  18. Gradvist vænne fårene fra anæstesiog tidalvolumen ventilatoren derefter extubate fårene når spontan vejrtrækning genoptages. Fjern angiokateter indsat i cefalvenen og forbinding, hvis nødvendigt.
  19. Bandage halsen ved hjælp af tredobbelt antibiotisk salve på indsnit, en Telfa pad, stretch roll gaze, og elasticon.
  20. Administrere postoperativ analgesi: Flunixinmeglumin 2,2 mg / kg IM en gang under genopretning, derefter 1,1 mg / kg IM en gang dagligt i to dage, buprenorphin 0,005-0,01 mg IV eller IM to gange dagligt i én dag.

3. In vivo Overvågning

  1. Placer får i mobil vogn for at sikre korrekt tilbageholdenhed. Dette gør det muligt får at bevare roen og bevidst uden at kompromittere hardware. Kan være nødvendigt at akklimatisere får til kurv 2 eller 3 gange i 30 minutter forud for opnåelse af instrumentering optagelser.
  2. Fjern alle ledninger og linjer fra posen og oprette forbindelse til overvågningsudstyr. Tilslut flow probe til et flowmeter, 1 mM ultralyds krystaller tilsluttet TRB-USB Box, og kateter linjer til tryktransducere. Et rutediagram for denne opsætning er tilvejebragt (figur 6).
  3. Kalibrer flow sonder og tryktransducere før dataopsamling.
    BEMÆRK: På grund af potentielle variabilitet mellem softwareversioner og forskelle i udstyr, der anvendes, kalibreringer og indstillinger vil variere fra sag til sag.
  4. Anvende en oscilloskop at finjustere Sonometrics krystal måling ifølge producentens protokol.
  5. Optag data ved hjælp af computersoftware (figur 7). Spor i den øverste halvdel af figur 7 i hvid farve svarer til den implanterede TEV, mens spor i den nederste halvdel i rød farve svarer til Sham / Native. For både TEV og Sham strømningshastigheden (ml / min), arterielt blodtryk (mm Hg) og diameter (mm) er optaget live.
  6. Optag i mindst 1 minut uden forstyrrelser. Eksporter disse data for mere detaljeret analyse. Efter optagelsen Afbrydect alle ledninger og sted tilbage i pose syet på halsen af ​​fårene.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Mere end 30 får har gennemgået den kirurgiske teknik, der er beskrevet i denne rapport for implantation af TEVs (i trykken) 9. En oversigt over de seneste får operationer efter protokol optimering er vist i tabel 2. Alle får inddrevet efter TEV implantation uden livstruende komplikationer. I nogle dyr blev fibrose observeret i nativ arterie nær spidsen af ​​den indlagte arteriekateter. En betydelig stigning i inflammation med tilstedeværelsen af ​​tilsat instrumentering er ikke observeret. Sjældent (1 ud af 18 katetre) har kateteret forårsaget obstruktion blodstrømmen gennem TEV. Denne ene obstruktion skete efter en måned. Mindre komplikationer fra kateteret omfatter afdæmpning i den arterielle signal og manglende evne til at aspirer blod. De hyppigst rapporterede data, når forfølger forskning i TEV udvikling er typisk åbenstående, flowhastigheder og overholdelse. Denne protokol viser, at det er Eventueltusynligt at opnå sådanne værdifulde data under hele forsøget. Selv om denne rapport fokuserer på erhvervelse af flow, diameter og blodtryk; overholdelse, augmentation indeks og puls-bølgehastighed kan også beregnes.

Figur 1
Figur 1. Isoleret halspulsåre. Isoleret halspulsåre er vist med vedhæftet strømningssonde. Klik her for at se en større udgave af dette tal.

Figur 2
Figur 2. Implantation af TEV. Figur 2-Di illustrerer den distale side af TEV med 2 af de oprindelige fire ankerpunkter anvendes til at forankre TEV på plads. Når TEV er forankret, tilføje Addit ional sting som vist i figur 2-Pr, som angiver den proximale side af TEV. Klik her for at se en større udgave af dette tal.

Figur 3
Figur 3. Instrumentering af TEV. 1 mm ultralyd krystaller syet på hver side af den implanterede TEV (CR1 og CR2). Di betegner den distale side af TEV mens Pr betegner proximal. Den flowprobe (FL) er placeret proksimalt fra TEV mens kateteret (Ca) er placeret distalt. Flow sonde og kateter er syet til nærliggende muskulatur (stiplet oval). Klik her for at se en større udgave af dette tal.

en "src =" / files / ftp_upload / 52354 / 52354fig4.jpg "/>
Figur 4A. Kateter der anvendes til instrumenter af TEV. Kateter kombineret med en Teflon plaquet inden det bringes distalt for TEV på native væv. Figur 4B. Endelige montering af Kateter før implantation. Kateter udvidet med Tygon slange (angivet med kvadratisk) sammen med 20 G Luer Stub Adapter med Surflo injektion stik (angivet med oval). Klik her for at se en større udgave af dette tal.

Figur 5
Figur 5. Pouch fastgjort til huden af får. Posen er fastgjort til halsen af får for at beskytte ledninger 1 mm ultralyds krystaller, flow probe og kateter, når den ikke er i brug. Venligst click her for et større version af dette tal.

Figur 6
Figur 6. Rutediagram af elektronik anvendes til lagring af ultralydskrystallen afstande, blodgennemstrømning og arteriel tryk. Rutediagram over setup anvendes til at registrere afstanden mellem ultralyds krystaller, arteriel blodgennemstrømning og arterietryk. * Brug et oscilloskop kan støtte i klarheden af de signaler, der modtages fra 1 mm ultralyds krystaller. Klik her for at se en større udgave af dette tal.

Figur 7
Figur 7. Registrering af tidstro ultralyds krystal afstande, blodgennemstrømning og arterielt tryk på computersoftware. White-farvede spor INDfikat optagelser fra TEV. T01 R02 og T02 R01 angiver kommunikation mellem ultralyds krystal CR1 til CR2 og CR2 til CR1 hhv. ARP angiver registreres arterietryk mens ABF indikerer arteriel blodgennemstrømning. Den samme notation bruges til rød-farvede spor, som er den native / fingeret halspulsåre. Den optagede afstand mellem ultralyd krystaller under indspillede pulstryk af arterielt tryk angiver procent overensstemmelse TEV / Sham. Klik her for at se en større udgave af dette tal.

Medicinsk udstyr
Udstyr Producent Seriel / Catalog # Mængde Bemærkninger
Pressure TRANSDucer Becton Dickinson P23XL-1 1+
(1 for hver arterie)
Brugt med vandfyldte membran kupler
Forstærker og transducer box Gould 5900 Signal Conditioner Cage 1 To transducere og forstærkere bør indgå i buret. Selv om denne specifikke enhed kan afbrydes, vil andre kommercielt tilgængelige tryktransducere med en BNC / analog udgang kommunikere med Sonometrics udstyr.
T403 Console med TS420 perivaskulær flowmåler modul (x2) Transonic Systems T403 modul og TS420 (x2) 1 Flow målesonderne flow gennem hver af halspulsårer vil forbinde til hver af de TS420 enheder.
Digital ultralyd måleenhed Sonometrics TR-USB
Flow Probe Precision S serie 4 mm Transonic Systems Inc. MC4PSS-LS-WC100-CM4B-GA 2
1 mm Sonometrics Krystaller Sonometrics Systems 1R-38S-20-NC-SH 2-4
(2 for hver arterie)
Kateter til implantation BD
(Becton Dickinson)
381.447 1+
(1 for hver arterie)
Kateteret er skåret og fastgjort til Microbore slanger, er stylette anvendes til indsættelse.
Tygon Microbore Tubing Norton plastmaterialer (AAQ04127)
Formulering S-54-HL
NA
(Skåret til længde for en forlængelse sæt)
Luer Stub Adapter BD
(Becton Dickinson)
427.564
(20 g)
1+
(1 for hver arterielle kateter)
Surflo Injection Plug Terumo SR-IP2 1+
(1 for hver arterielle kateter)
Meadox PTFE (Teflon) Filt 019.306 NA
(Tilskåret)
Den PTFE følte anvendt i vore studier blev afbrudt. Men sammenlignelige selskaber som "Kirurgisk Mesh" tilbyde produkter som er tilsvarende.

Tabel 1. Tabel over alle relevante udstyr til kirurgiske indgreb.

Kirurgisk procedure Resultater
Instrumentering TEV Sham Antal får Procedure (timer)
Ingen Ja Ingen 8 2,61 ± 0,25
Ingen Ja Ja 3 4,17 ± 0,28
Ja Ja Ja 10 6,26 ± 0,75

Tabel 2. Tabel over seneste får, som har gennemgået en TEV og / eller Sham implantation. Følgende tabel opsummerer vores nyeste TEV implantater. Alle får oplevet kirurgisk operation og havde ingen komplikationer skrive opsving.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Formålet med denne rapport er at give en pålidelig og reproducerbar procedure til implantat TEVs af interesse i får halspulsåren. De indfødte halspulsårer af dyr, der anvendes i denne model var 0,5-0,75 mm i tykkelse og 4,5-5 mm i udvendig diameter. Den kirurgiske teknik er beskrevet her har været en succes for implantering TEVs af varierende geometrier måler 0,25-1 mm i tykkelse, 4-5 mm udvendig diameter og 4 cm i længde med stor succes at virke op til 3 måneders varighed, den påtænkte slutpunkt. Anvendelsen af ​​denne kirurgiske teknik har gjort det muligt for erhvervelse af data at være lettere at indsamle og mere konsekvent.

Endvidere evnen til at måle realtid parametre af in vivo remodeling er blevet beskrevet. Varierende diametre kan anvendes med succes i denne model afhængig ønskede område af mismatch og design af implanterede TEV, så godt, kan varigheden af ​​implantation udvides til eller ud over 1 jar.

En af de største fremskridt i optimeringen af ​​denne protokol er brugen af ​​end-to-end anastomoser hjælp en afbrudt sutur teknik. Den aktuelle TEV design, der anvendes i udarbejdelsen af ​​denne rapport oprindeligt brugt end-to-end anastomoser hjælp af en kørende sutur teknik, der resulterede i en høj fejlrate (n = 3). Den præcise årsag til dette er ukendt, men det kunne have potentielt været på grund af den lille stenotiske eller ikke-overensstemmende virkning af en kørende sutur på det anastomotiske sted. Det blev i på udkig efter alternative metoder til at optimere den kirurgiske procedure konstateret, at tidligere rapporterede kirurgiske teknikker beskrevet i litteraturen er noget vag. Dette skyldes primært begrænsninger, som tidsskrifter tvinger forskere til at indberette deres kirurgiske teknikker i en kort og uklar måde ord. Nogle rapporter blot, at dyr undergik TEV implantation 10-12. Andre rapporterer brugen af end-to-side 3,5,13,14, ellerend-to-end 4,6 anastomose. Endelig andre specifikt angive brugen af afbrudte 4 eller kontinuerlig drift sutur 15. Denne mangel på detaljer gør det svært at gengive eller forbedre på vaskulær forskning, der kræver kirurgi, specielt på store dyremodeller. Mens der ikke er nogen signifikant forskel rapporteret i åbenhed mellem end-to-end og end-to-side teknik 16, i den store dyremodel rapporteret her, end-to-end er fordelagtig, når de opererer på halspulsåren på grund af anatomi og længden af ​​TEVs almindeligt evalueret. Men hvis en stor uoverensstemmelse mellem det native arterie og TEV er til stede, kan det være ideelt at vedtage en ende-til-side-teknik, som har vist lovende i rotter 17.

Sikring af, at den kirurgiske teknik er ikke en årsag til TEV fiasko giver forskerne at fokusere på andre mulige forklaringer på okklusion. Hvis kortvarig åbenhed og eksponering for fysiologiske betingelser, såsom blodog tryk er den eneste interesse, en tidligere rapporteret manuskript er tilgængelig. Her er brugen af en fåre- ex vivo arteriovenøs shunt model designet til at evaluere TEV implantability blevet optimeret 18. Denne model har vist sig at være meget effektive til hurtigt at teste flere TEVs med et dyr, før der indgås implantering en TEV for langsigtede studier.

Hvis evaluering af integriteten af ​​en implanteret TEV ønskes desværre konventionelle teknikker har ulemper. Currently ultrasonografi eller angiogram billeddannelse er de eneste metoder til at evaluere integriteten af TEV in vivo 3,5,6,10-14. Ultralydsscanning ikke giver typisk opløsningen er nødvendig for at observere ændringer i TEV compliance. Angiografi er invasive, kostbare og kræver anæstesi af dyret. Dog kan ved at implantere flow sonder, arterielle katetre og ultralyd krystaller Mange af disse data kan erhverves i en mere forenklet måde. Dettestrumentation af den implanterede TEV også mulighed for parametre som puls-bølge hastighed og augmentation indeks, der skal beregnes.

Fordelen ved at bruge får til TEV implantation låner også styrke til oversættelse af TEVs i et klinisk miljø. Små dyremodeller såsom mus, rotter og kaniner ikke tilbyder en realistisk parallelle med et klinisk miljø, og derfor store dyremodeller skal udforskes 19. Men mens en stor dyremodel er en mere pålidelig og klinisk relevant model, der findes bekymring over de arter, der anvendes til TEV implantationer. Hunde og svin for eksempel, mens der ofte anvendes i vaskulær forskning endothelialize meget hurtigt. Får på den anden side kun endothelialize tæt anastomosen sites og ikke spontant inden for TEV. Det ligner mere heling af mennesker 14,19-22.

For yderligere at forstå hvad der er sket med hensyn til vært remodeling, denTEV skal eksplanteret og undersøges med henblik på at beskrive cellemigration, immobilisering og differentiering. Tidligere arbejde har vist, at tilsætningen af lipofile farvestof, såsom Dil samt anvendelse af GFP + endotelceller er pålidelige metoder til at vurdere skæbne af implanterede celler på TEV 5,6. Vores gruppe har også vist, SRY farvning (Sex-region Y protein) mod mandlige kromosom Y er en effektiv metode til at spore mandlige implanterede celler i en kvindelig vært (i trykken). Kan også måles kollagen og elastin indhold efter væv eksplanteret, kaste mere lys på omfanget af in vivo remodeling. Det er også muligt at bestemme, hvorvidt pre-implantat samt eksplanterede væv kan reagere på vasokonstriktorer og vasodilatorer når den placeres i et organ vævsbad. Endelig kan TEVs også testes for at bestemme deres mekaniske egenskaber, såsom Youngs modul, trækbrudstyrke, og trækbelastning 6,9,23,24.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

Dette arbejde blev støttet af tilskud fra National Heart og Lung Institute (R01 HL086582) og New York Stem Cell Science Fund (NYSTEM, Contract #   C024316) til STA og DDS Tegningerne i JOVE video blev afsluttet af John Nyquist; Medicinsk Illustrator fra State University of New York i Buffalo.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Pressure Transducer Becton Dickinson P23XL-1 Quantity: 1+ (1 for each artery).
Used with water-filled diaphragm domes.
Amplifier and transducer box Gould 5900 Signal Conditioner Cage Quantity: 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) Quantity: 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 Quantity: 1
Flow Probe Precision S-Series 4 mm Transonic Systems Inc. MC4PSS-LS-WC100-CM4B-GA Quantity: 2
1 mm Sonometrics Crystals Sonometrics Systems 1R-38S-20-NC-SH Quantity: 2-4 (2 for each artery)
Catheter for implantation BD (Becton Dickinson)  381447 Quantity: 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 Cut to length for an extension set
Luer Stub Adapter BD (Becton Dickinson) 427564 (20 gauge) Quantity: 1+ (1 for each arterial catheter)
Surflo Injection Plug Terumo SR-IP2 Quantity: 1+ (1 for each arterial catheter)
Meadox PTFE (Teflon) Felt 19306 Cut to size.
The PTFE felt used in our studies was discontinued. However, comparable companies such as “Surgical Mesh” offer products which are equivalent.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. Quint, C., et al. Decellularized tissue-engineered blood vessel as an arterial conduit. Proceedings of the National Academy of Sciences. 108, 9214-9219 (2011).
  6. Kaushal, S., et al. Functional small-diameter neovessels created using endothelial progenitor cells expanded ex vivo. Nat Med. 7, 1035-1040 (2001).
  7. Galatos, A. D. Anesthesia and Analgesia in Sheep and Goats. Veterinary Clinics of North America: Food Animal Practice. 27, 47-59 (2011).
  8. 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).
  9. 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).
  10. Niklason, L. E., et al. Functional arteries grown in vitro. Science. 284, 489-493 (1999).
  11. Dahl, S. L. M., et al. Readily Available Tissue-Engineered Vascular Grafts. Science Translational Medicine. 3, 68ra69 (2011).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. Labbé, R., Germain, L., Auger, F. A. A completely biological tissue-engineered human blood vessel. The FASEB Journal. 12, 47-56 (1998).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. Zilla, P., Bezuidenhout, D., Human, P. Prosthetic vascular grafts: Wrong models, wrong questions and no healing. Biomaterials. 28, 5009-5027 (2007).
  20. 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).
  21. 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).
  22. Swartz, D. D., Andreadis, S. T. Animal models for vascular tissue-engineering. Current Opinion in Biotechnology. 24, 916-925 (2013).
  23. 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).
  24. 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).
Kirurgisk Teknik for implantation af manipuleret væv kargrafter og efterfølgende<em&gt; In Vivo</em&gt; Overvågning
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Koobatian, M. T., Koenigsknecht, C., Row, S., Andreadis, S., Swartz, D. Surgical Technique for the Implantation of Tissue Engineered Vascular Grafts and Subsequent In Vivo Monitoring. J. Vis. Exp. (98), e52354, doi:10.3791/52354 (2015).More

Koobatian, M. T., Koenigsknecht, C., Row, S., Andreadis, S., Swartz, D. Surgical Technique for the Implantation of Tissue Engineered Vascular Grafts and Subsequent In Vivo Monitoring. J. Vis. Exp. (98), e52354, doi:10.3791/52354 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter