Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Bioengineering

טכניקה כירורגית להשתלה של רקמות שתלי כלי דם מהונדסים ולאחר doi: 10.3791/52354 Published: April 3, 2015

Summary

פרוטוקול צעד-אחר-צעד למיקום בין-positional של כלי רקמה מהונדסת (TEVs) לעורק הראשי של כבשים באמצעות השקה והערכה דיגיטלית בזמן אמת מקצה-לקצה בvivo עד הקרבת בעלי חיים.

Abstract

הפיתוח של כלי רקמה מהונדסת (TEVs) הוא מקדם את יכולת TEVs באופן שיגרתי וביעילות שתל (4-5 מ"מ קוטר) למודל של בעלי חיים גדולים. פרוטוקול צעד אחר צעד למיקום בין-positional של ההערכה הדיגיטלית TEV וזמן אמת של TEV ועורקי ראש ילידים מתואר כאן. הניטור בvivo מתאפשר על ידי ההשתלה של זרימת בדיקות, צנתרים וגבישים קוליים (מסוגל רישום דינמי שינויים בקוטר של TEVs המושתל ועורקי ראש מקוריים) בזמן הניתוח. ברגע שהושתל, חוקרים יכולים לחשב דפוסי עורקי זרימת דם, לחץ דם פולשני וקוטר עורק מניב פרמטרים כגון מהירות גל דופק, מדד augmentation, לחצי דופק ועמידה. רכישת נתונים מושגת באמצעות תוכנת מחשב יחידה לניתוח לכל אורך הניסוי. הנתונים לא יסולא בפז כזו מספק תובנה שיפוץ מטריצת TEV, resemblanCE לבקרה מקומית / דמה וביצועי TEV הכוללים in vivo.

Introduction

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

המוקד העיקרי לפיתוח TEVs היה לספק תחליף להחלפת שתל אוטולוגי כאשר כלי אוטולוגי אינם זמינים ולהגביל תחלואת מראה תורם. לדוגמא, מספר עוקף עורק כלילי ניתוחים בשנה חרג 350,000 בארה"ב, והמקור האידיאלי של שתלים מתאימים נשאר העורק השמאלי הפנימי החלב הקדמי שמאלי, יורד בעורקים הכליליים ווריד saphenous 1. מאז אנשים רבים הסובלים ממחלות לב וכלי דם לא יכולים להיות מתאימים עורקים וורידים להחלפת שתל אוטולוגי, פיתוח TEVs נעשה אפוא שדה אינטנסיבי של מחקר במשך עשרות שנות 1-6. בעוד ההנדסה ואופטימיזציה של TEVs הרומן עברו התקדמות רבות, דיווחו על טכניקות כירורגיות המועסקות להשתיל TEVs עצמם לא היו נושא לדיון אינטנסיבי כזה. במקום זאת, פרוטוקולים בנוגע להשתלת TEVs למודלים של בעלי חיים הם במידה רבה עזבועד למחקר חוקרים.

כתב היד הבאה מדגימה כיצד להשתיל TEVs על ידי ניצול גישת השקה קצה לקצה. הליך זה היה מותאם על ידי שימוש בתבנית תפירה בהשקה ספציפית, ייצוב טכניקת תפר, אופטימיזציה של מתח אורך והתוספת של in vivo מכשור ניטור. שיטה זו עומדת בניגוד לכמה מהווריאציות רבות שהיה בשימוש בעבר. יתר על כן, הליך זה מתאר כיצד לרכוש פרמטרים כגון לחץ דם עורקים, TEV קוטר / עמידה וקצב הזרימה דרך TEV לאחר הניתוח עד explantation. איסוף נתונים זה מספק ניתוח הכרחי של TEV בזמן שהוא נמצא בתהליך של שיפוץ.

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

הערה: פרוטוקול זה אושר על ידי ועדת הטיפול ושימוש בבעלי חיים באוניברסיטת מדינת ניו יורק בבאפלו.

הכנת 1. טרום ניתוחית

  1. השתמש כבשים (cross דורסט, נקבה, ישנים כ 1-3 שנים עם משקל של 40-60 קילוגרם) למחקר הבא. לנהל ציקלוספורין (200 מ"ג / יום), אספירין (975 מ"ג / יום), וקומדין (20-30 מ"ג / יום) על ידי פה, מתחיל 3 ימים לפני הניתוח ויימשך למשך פרק הזמן של כל המחקרים.
  2. ודאו הכבשים צמו 12 שעות לפני ניתוח (הזנה רגילה = חציר 1.8 קילוגרם ו -0.4 קילוגרם דגנים).
  3. לעקר את כל הציוד כירורגי באמצעות החיטוי קיטור ב 121 מעלות צלזיוס ו -15 psi למשך 30 דקות.
  4. הנח את הפריטים הבאים בשעת ייבוש paraformaldehyde 48 לפני ניתוח: בדיקות 4 מ"מ זרימת דופלר, 1 מ"מ גבישים קוליים, צנתרים עורקי שכינה, צינורות הארכה, ו -42 "Tygon Tubing.
    הערה: שולחן של ציוד רפואי רלוונטי הנדרש לניתוח ולעיקור מופיע בטבלה 1. Pre-מיקום של המכשור לתוך צינורות Tygon בשלב זה יעזור לחסוך זמן במהלך ניתוח.
    1. לייבל כל סוף הבדיקות, הצנתרים והגבישים כשמאל וימין, במידת צורך.

2. מבצע כירורגי

  1. לגרום לכבשים להרדמה עם diazepam (0.5 מ"ג / קילוגרם) וקטמין (4 מ"ג / קילוגרם) הווריד (IV). לחלופין, להשתמש Telazol IV (4 מ"ג / קילוגרם).
    1. לבצע אינטובציה orotracheal עם הטובוס קוטר 8.5-10.0 מ"מ פנימי אזיקים 7.
    2. לנהל הרדמה נשימתית דרך מעגל נשימה חוזר עם הנשמה של גאות ושפל נפח (7-10 מיליליטר / קילוגרם) או מאוורר מוסדר לחץ (15-20 סנטימטר H 2 O). השתמש במכשיר אדי דיוק לנהל isoflurane או sevoflurane בכמות מתאימה (3% -4% בהתחלה) כדי להגיע לשלב בינוני הרדמה כירורגית עמוק. ריכוז alveolar המינימאלי לכבשים הוא 1.4% או 1.9% בהתאמה 8.
    3. להעריך עומק הרדמה על ידי התבוננות תגובה מוטורית לגירויים, רפלקס palpebral, עמדת עין, וקצב לב. לפקח רוויון חמצן בדם (95% -100%) באמצעות דופק oximetry, ריכוז CO 2 (45-55 מ"מ כספית) בגזי נשיפה באמצעות capnography ולשמור על טמפרטורת גוף במהלך ההליך (38.5-39.5 ° C) באמצעות שמיכת התחממות אוטומטית מוסדר.
  2. לגלח צמר מכל הצוואר של הכבשים, ומעל וריד אחד סוג cephalic, באמצעות סכין # 40 בקוצץ סטנדרטי. הכן את העור של שני האתרים לניתוח באמצעות 70% אלכוהול איזופרופיל וגזה לשפשף בטאדין 7.5% רוויים. תתחיל עם גזה אלכוהול כדי להקל על הסרת שמני עור. חלופי בין הגזה בטאדין ואלכוהול גזה שלוש פעמים.
  3. הנח כבשים על שולחן הניתוח שכיבה על גב העליון של שמיכת התחממות. עובר צינור orogastric בינוני כדי לאפשר לגירוש פסיבי של תוכן קיבה. להאריך אתהצוואר וכבשים להשתמש ריפוד תומך כנדרש כדי לשמור על מיקום.
    1. בצע לשפשף ספטית סופית באמצעות 7.5% גזה בטאדין ספוגים ולאפשר לשבת במשך 5 דקות לפני הניתוח.
  4. לנהל עירוי נוזלים (תמיסה הרטמן או 0.9% תמיסת מלח) בשעה 10 מיליליטר / קילוגרם / שעה דרך angiocath ממוקם בוריד סוג cephalic. לנהל אנטיביוטיקה במהלך ניתוח ושיכוך כאבים: פניצילין G פרוקאין 6,600 U / kg לתוך שריר (IM), גנטמיצין 1.6 מ"ג / קילוגרם IM, ועצירות .005-.01 מ"ג IV או IM.
  5. לעשות חתך סנטימטר ~ 12 לאורכו מעל צוואר קו האמצע הגחון באמצעות כויה אלקטרו. לבודד עורקי ראש ימין ועל שמאל (~ 6 סנטימטרים) על ידי הסרת רקמת חיבור תוך שימוש בטכניקה לנתיחה בוטה. לקשור את ולצרוב מיקרו-כלי מסתעפים מן עורקי הראש כדי למזער דימום.
  6. לשמור על סטריליות על ידי ניצול (לא סטרילי) אחות כירורגית כדי לסייע עם מתחפר כל (זרימת הבדיקה החיווט וצינורות, חוטי גביש קולייםוצינורות קטטר) בשכבה התת עורית של העור. השתמש בנקז קהה, שיוצא דרך החתך הכין בניתוח בצוואר דורסולטרלי.
    1. להגיע מתחת לוילון סטרילי ולהפוך את הראש של הכבשה, כך שהצד של הצוואר יכול להיות דמיין תחת הווילון.
    2. השתמש hemostat מעוקל 8 סנטימטר למנהרה בחלל תת-עורי בין החתך בצוואר קו האמצע הגחון והצד של הצוואר. לפתוח ולסגור את hemostat לנתח בצורה בוטה מקום לצינורות ~ 1.5 סנטימטרים רוחב. הטיפים של hemostat צריכים להתגורר באמצע הדרך בין הראש והכתפיים, כ 10 סנטימטרים הזנב ימינה או שמאלה האוזן. הפעל hemostat כך שהטיפים פונים לכיוון העור השטחי.
    3. להגיע מתחת לוילון סטרילי ולעשות חתך 1.5 סנטימטרים דרך העור, על הטיפים של hemostat עם להב סטרילי # 11. דמיינו את הטיפים של hemostat כדי לאשר יציאה ברורה דרך העור.
    4. להעביר את צינור Tygon מכילחיווט ll וצינורות דרך המנהרה תת-עורי. החזק את חוטי החשמל וצינורות מעל וילון סטרילי.
    5. להגיע מתחת לווילון כדי להסיר את צינורות Tygon החיצוניים מהצוואר, חושף את החיווט המושתל כפי שהוא עוזב את הצוואר של הכבשים. משוך את הקווים בודדים כדי למזער רפוי כל בחלל תת-עורי. להשאיר מספיק מרחק לצרף המכשור כראוי לעורק.
  7. מניחים זרימת דופלר בדיקות 4 מ"מ משני עורקי הראש ולהשיג קריאה ראשונית (איור 1). נהל 100 U / kg של IV הפרין 30 דקות לפני מהדק את העורק.
  8. המשך ממשל הפרין ב 100 U / קילוגרם / שעה, עד סוף הניתוח. הצמד את העורק הראשי באמצעות מהדק כלי דם הלא-ריסוק ובלו חלק (כ 4 סנטימטר אורך). קצב זרימת התרדמה הנגדי יגדל 50% -100% כדי לשמור על זרימת דם למוח.
    הערה: אפשר להגביל מתיחה אורך ידי רתיעה של כלי ילידים על ידי הסרתמגזרים קצרים יותר שהוחלפו ו / או מתיחת העורק המקורי עם כלי דם מלחציים לקצר פער עד הליך בהשקה מלא הושלם. זה יעזור לי להגביל את המתח על תפרי החזקת פרט והשתל המושתל.
  9. תפרתי את TEV במקום באמצעות תפרים קטע פשוטים עם תפר monofilament 7-0 ethalloy פרולין כפול מזוין. במידת צורך, יחול מרפי שרירים חלק בכלי דם כגון papaverine (15 מ"ג / מיליליטר) או Nicardipine (1.25 מ"ג / מיליליטר) topically לכלי הדם המקומי כדי למנוע התכווצות כלי דם שהיה סל תפירה בהשקה.
    הערה: בגין הצבת תפרים עם מרווח של כ 1 מ"מ. זה יכול להשתנות במידה רבה ממקרה למקרה. הרכב ועובי TEV ישפיעו על המרחק היעיל בין תפרים. כעובי של רקמת היליד או TEV יורד, ייתכן שיהיה צורך למקם את התפרים קרובים יותר.
    1. עוגן ראשון ארבע נקודות של TEV לעורק הילידים על ידי הצבת שני של היריבtitches בשני קצוות הפרוקסימלית ודיסטלי (איור 2-DI). החזק כל עוגן לימד באמצעות hemostats.
      הערה: תיאור הפרוקסימלי ודיסטלי הוא בהתייחסות לכיוון זרימת דם בכל הנייר.
    2. להוסיף 5-6 תפרים יותר בצד השטחי של שני הפרוקסימלי וקצות דיסטלי להתחיל ההשקה. (איור 2 -Pr). במקביל לסובב את כלי דם מלחציים 180 מעלות.
    3. להקים מחדש את מתח על תפרי העיגון. להוסיף נוסף (5 עד 6) הפסיק את תפרים להפרוקסימלי וקצות דיסטלי בצד מסובב של TEV.
  10. ברגע שהוא TEV נתפר היטב למקומו, לסובב אותו בחזרה למצב המקורי ולהסיר את כלי דם מלחציים אחד בכל פעם, מהדק דיסטלי הראשון. דימום קל באתרי ההשקה הוא נפוץ. זה עשוי לפתור באופן טבעי אחרי כמה דקות של שחרור המהדק וreclamping או לדרוש את המיקום של תפרים נוספים. הנח את זרימת דופלר הבדיקה (איור 3-Fl) חזרה על הפרוקסימלי של עורק יליד זרימת דם נכנסת TEV וקצב זרימת צג.
    הערה: צפה לספיקות של התרדמה ימינה ושמאלה כדי לאזן לאחר כ 15 דקות. אם קצב הזרימה בעורק התרדמה עם TEV טיפות מושתלים בעקביות, זה אפשרי TEV הוא קרישה. הפרעות אפשריות אחרות לגבי זרימה ניתן לייחס להתכווצות של הפרוקסימלי האם של עורקים או דיסטלי TEV. במקרה זה, השימוש בהרפיית שרירים נוסף של כלי דם חלקה ניתן להחיל, והספינה האם של אמורה לחזור לטון בסיסי לאחר 30-60 דקות לאחר הסגירה של רקמה מעל אתר השתל.
    1. אם תרצה, תחתוך את העורק הראשי הנגדי ותפר אותו בחזרה למקומו כשליטה "אחיזת עיניים". זה יותר מבחינה קלינית רלוונטי מאשר להשאיר את עורק התרדמה הימני לבד ורק מצרף את זרימת הבדיקה, גבישים קוליים, וקטטר. אם שליטת דמה מבוקשת, לבצע את זה לפני שתמשיך לשלב 2.11.
  11. לתפור 1 מ"מ גבישים קוליים (איור 3 -cr1 CR2) לצדדים מנוגדים של TEV באמצעות 7-0 פרולין. חוט תפירה בראש הבדולח קולי ולתפור רק לשכבה השטחית של TEV.
  12. לצנתר את העורק באמצעות צנתר 18 G שונה עם placket טפלון ארוג (איור 3 Ca & איור 4 א). הנח את דיסטלי קטטר לTEV על רקמת עורקי ילידים.
    1. תפרת את placket לדפנות העורקים עם 5/0 Ethibond לשלוט בכל דימום. השתמש cyclohexanone לדבוק צינורות microbore לקטטר כי כבר סמוק עם מי מלח. השתמש בצינורות כקו סיומת.
    2. השתמש 20 G Luer קצרמר מתאם עם Plug הזרקת Surflo לאטום את סוף exteriorized של צינורות (איור 4). כדי לשמור patency של הקטטר, להשיג תחול הנפח של הקו ולשטוף אותו עם 10 מיליליטר של תמיסת מלח ולאחר מכן 5,000 U / ml של זריקת נתרן הפרין כל 2-3 ימים.
  13. רשום את המרחק בין זרימת הבדיקה והגבישים קוליים, כמו גם המרחק בין זרימת הבדיקה וקטטר. זה יאפשר מהירות גל דופק שתחושב בשילוב עם תוכנה. אם חישובים כאלה לא נחוצים, לא להשתיל קטטר.
  14. להשיג קריאה במהלך ניתוח אם תרצה בכך כדי להבטיח את כל החומרה המושתלת הוא פונקציונלי (ראה סעיף 3).
  15. Secure קווים מושתלים וחוטים לשרירים סמוכים באמצעות 2/0 משי ומחט להתחדד (איור 3).
    1. מקם את החוט מקביל זרימת בדיקה כלי הדם לכלי השיט, עם הזנב הבדיקה וחוט הארכת cranially, ולאחר מכן ביצוע "פניית פרסה" כלפי השרירים לרוחב. לאבטח את החוט לשרירים סמוכים, באמצעות 2-0 משי על מחט להתחדד בשני מקומות, כך שבדיקת החוט או זרימה היא לא מסוגלת למקם את כל עומס על כלי השיט. הקפד תפרים יוצמדו אבל לא להדק יתר על מידה ולְשַׁנֵק musculature (איור 3).
    2. תפר את קו חוטי גביש והעורקים קטטר לשרירים לרוחב, מה שמאפשר ל~ 1.5 סנטימטרים של רפיון, דומה לשלבים קודמים להבטחת זרימת בדיקה (איור 3).
    3. הקבוצה כל החוטים וקווים יחד ולעגן אותם לשרירים ממש לפני היציאה החוצה דרך מנהרה תת-עורי, בדומה לשלבים קודמים.
  16. סגור את האתר כירורגית עם תפר Vicryl 2-0 בשכבות באמצעות דפוס תפר פועל על facia וsubdermal, פועל מזרן לתפור על העור (facia, מחט חיתוך הלא; עור, חיתוך מחט). סגירת חתך 1.5 סנטימטר בצוואר הגב סביב חוטי החשמל וקווי exteriorized באמצעות 2/0 Vicryl ומחט חיתוך.
  17. חוטי מקום זרימת בדיקה, קווי קטטר, וחוטי גביש קוליים לתוך כיס (10 סנטימטרים x 10 סנטימטרים) שנתפרו היטב לעור של הכבש (איור 5 - לאחר התאוששות).
  18. בהדרגה לגמול ההרדמה כבשים מוהנשמת הנפח של גאות ושפל אז extubate הכבשים כאשר נשימה ספונטנית תתחדש. הסר את angiocath מוכנס לתוך הווריד ותחבושת הסוג cephalic במידת צורך.
  19. לחבוש את הצוואר באמצעות משחה אנטיביוטית משולשת על החתכים, כרית Telfa, גזה גליל מתיחה, וelasticon.
  20. לנהל שיכוך כאבים שלאחר ניתוח: meglumine flunixin 2.2 מ"ג / קילוגרם IM פעם אחת במהלך שחזור, ולאחר מכן 1.1 מ"ג / קילוגרם IM פעם ביום במשך יומיים, עצירות .005-0.01 מ"ג IV או IM פעמיים ביום למשך יום אחד.

3. בניטור Vivo

  1. הנח כבשים לתוך עגלה ניידת כדי להבטיח איפוק ראוי. הדבר זה מאפשר לכבשים להישאר רגועים ומודעים מבלי להתפשר על החומרה. ייתכן שיהיה צורך להסתגל כבשים לסל 2 או 3 פעמים למשך 30 דקות לפני קבלת הקלטות מכשור.
  2. הסר את כל החוטים וקווים מהכיס ולהתחבר למכשירי הניטור. חבר זרימת בדיקה כדי flowmeter, גבישי 1 מ"מ קולי מחובר לTRBתיבת -USB, וקטטר קווים למתמרי לחץ. תרשים זרימה של התקנה זה מסופק (איור 6).
  3. לכייל זרימת בדיקות ומתמר ללחץ לפני רכישת נתונים.
    הערה: עקב השתנות פוטנציאליות בין גרסאות תוכנה והבדלים בציוד המשמשים, כיולים והגדרות משתנים ממקרה למקרה.
  4. לנצל אוסצילוסקופ לכוונן את מדידת גביש Sonometrics, על פי הפרוטוקול של היצרן.
  5. נתוני שיא באמצעות תוכנת מחשב (איור 7). עקבות במחצית העליונה של איור 7 בצבע לבן מתאימה לTEV המושתל, ואילו עקבות במחצית התחתונה בצבע אדום המתאימה לSham / טבעי. עבור שני TEV ושאם קצב הזרימה (מיליליטר / דקה), לחץ דם דם (מ"מ כספית) וקוטר (מ"מ) הוקלט בהופעה חיה.
  6. שיא דקות לפחות 1 ללא הפרעות. לייצא את הנתונים לניתוח מפורט יותר. לאחר ההקלטה, disconnect כל החוטים והמקום בחזרה לנרתיק נתפר על הצוואר של הכבשים.

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

יותר מ -30 כבשים עברו את הטכניקה הניתוחית שתוארה בדוח זה להשתלת TEVs (in press) 9. טבלה המרכזת את פעילות הכבשים האחרונה לאחר פרוטוקול אופטימיזציה מוצגת בטבלה 2. כל הכבשים התאוששו לאחר השתלת TEV ללא סיבוכים מסכנים חיים. אצל בעלי חיים מסוימים, סיסטיק נצפה בעורק ילידים ליד קצה צנתר עורקי השכינה. גידול משמעותי של דלקת עם הנוכחות של מכשור הוסיף לא נצפה. לעיתים נדירות (1 של 18 צנתרים), קטטר גרם לחסימה בזרימת דם דרך TEV. חסימה אחת, וזאת לאחר חודש אחד. סיבוכי קטין מקטטר כוללים ריסון של אות העורקים וחוסר היכולת לשאוב דם. דיווח הנפוץ ביותר נתונים כאשר רודפים מחקר בפיתוח TEV הם בדרך כלל שיעורי patency, ספיקות ועמידה. פרוטוקול זה מדגים שזה possידיהם לקבל נתונים יקרי ערך כגון בכל משך הזמן של הניסוי. למרות שדוח זה מתמקד ברכישה של קצב זרימה, קוטר ולחץ דם; עמידה, מדד augmentation ומהירות גל דופק יכולים להיות גם מחושבים.

איור 1
איור 1. עורק התרדמה מבודד. עורק הראשי מבודד מוצג עם זרימת בדיקה המצורפת. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2
איור 2. השרשה של TEV. איור 2-Di ממחיש את הצד הדיסטלי של TEV עם 2 של ארבע נקודות עיגון המקוריות המשמשות לעגן את TEV במקום. ברגע שTEV מעוגן, להוסיף addit ional תפרים כפי שמוצג באיור 2-Pr, אשר מציין את הצד הפרוקסימלי של TEV. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 3
איור 3. Instrumentation של TEV. 1 מ"מ גבישים קוליים נתפרים על כל צד של TEV המושתל (cr1 וCR2). Di מציין את הצד הדיסטלי של TEV תוך Pr מציין הפרוקסימלי. Flowprobe (פל) ממוקם הפרוקסימלי מTEV תוך קטטר (Ca) ממוקם דיסטלי. בדיקה הזרימה וקטטר הם תפרו לשרירים סמוכים (סגלגל מקווקו). אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

"src =" / קבצים / ftp_upload / 52,354 / 52354fig4.jpg "/>
איור 4 א. צנתר המשמש למכשור של TEV. צנתר בשילוב עם plaquet טפלון לפני שיוצב דיסטלי Tev על רקמות ילידים. איור 4. הרכבה סופית של צנתר לפני השתלה. הצנתר מורחב עם צינורות Tygon (כונה על ידי רבוע) יחד עם 20 G Luer קצרמר מתאם עם תקע Surflo הזרקה (כונה על ידי סגלגל). אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 5
פאוץ 5. איור מאובטח לעור של כבש. פאוץ מאובטח לצוואר של כבשים כדי להגן על חיווט של 1 מ"מ גבישים קוליים, לזרום בדיקה וקטטר כאשר אינו בשימוש. אנא CLICK כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 6
איור 6. תרשים זרימה של אלקטרוניקה המשמשת להקלטת מרחקי גביש קוליים, זרימת דם ולחץ דם. תרשים זרימה של התקנה משמשת להקלטת מרחקים בין גבישים קוליים, זרימת דם בעורקים ולחץ דם. * השימוש באוסצילוסקופ עשוי לסייע בבהירות של האותות המתקבלים מהגבישים קוליים 1 מ"מ. לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 7
איור 7. הקלטה של מרחקים בזמן אמת גביש קולי, זרימת דם ולחץ דם בתוכנת מחשב. עקבות לבנה בצבע indהקלטות icate מTEV. T01 R02, וT02 R01 מצביעים תקשורת בין cr1 קולי גביש לCR2 וCR2 לcr1 בהתאמה. ARP מציין נרשם לחץ דם תוך ABF מציין את זרימת דם בעורקים. אותו הסימון משמש לעקבות אדומות בצבע שהוא העורק הראשי הילידים / מזויף. המרחק נרשם בין הגבישים קוליים בלחץ הדופק המוקלט של לחץ דם מצביע על תאימות אחוזים מTEV / Sham. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

ציוד רפואי
ציוד יצרן קטלוג # / סידורי כמות הערות
Transd לחץucer בקטון דיקינסון P23XL-1 1+
(1 לכל עורק)
בשימוש עם כיפות סרעפת מלאות מים
תיבת מגבר ומתמר גולד 5900 איתותים המרכך קייג ' 1 שני מתמרים ומגברים צריכים להיות כלולים בכלוב. בעוד יחידה ספציפית זה עשויה להיות הופסק, מתמרים ללחץ זמין מסחרי אחר עם פלט / אנלוגי BNC יהיה לתקשר עם ציוד Sonometrics.
T403 Console עם מודול flowmeter perivascular TS420 (x2) מערכות Transonic מודול T403 וTS420 (x2) 1 בדיקות זרימת מדידת זרימה דרך כל אחד מעורקי הראש יתחברו לכל אחת מיחידות TS420.
יחידת מדידה קולית דיגיטלית Sonometrics TR-USB
לזרום מ"מ Probe S-Series Precision 4 Transonic Systems Inc. MC4PSS-LS-WC100-CM4B-GA 2
גבישי מ"מ Sonometrics 1 מערכות Sonometrics 1R-38s-20-NC-SH 2-4
(2 לכל עורק)
צנתר להשתלה BD
(בקטון דיקינסון)
381,447 1+
(1 לכל עורק)
צנתר הוא לחתוך ומאובטח לmicrobore צינורות, stylette מנוצל לכניסה.
Tygon Microbore Tubing פלסטיקה ביצועי נורטון (AAQ04127)
ניסוח S-54-HL
NA
(לחתוך לאורך לסט ארכה)
Luer קצרמר מתאם BD
(בקטון דיקינסון)
427,564
(20 G)
1+
(1 לכל צנתר עורקים)
Plug הזרקת Surflo Terumo SR-IP2 1+
(1 לכל צנתר עורקים)
Meadox PTFE הרגיש (טפלון) 019,306 NA
(לחתוך לגודל)
PTFE הרגיש המשמש במחקרים שלנו הופסק. עם זאת, חברות דומות כמו הצעת מוצרים "Mesh כירורגי" שהם שווי ערך.

טבלת 1. טבלה של כל הציוד הרלוונטי המשמש להליך כירורגי.

תוצאות פרוצדורה כירורגית
Instrumentation TEV Sham מספר הכבשים הליך זמן (שעות)
לא כן לא 8 2.61 ± 0.25
לא כן כן 3 4.17 ± 0.28
כן כן כן 10 6.26 ± 0.75

טבלה 2. טבלה המסכמת כבשים האחרונים שעברו TEV ו / או השתלה שאם. הטבלה הבאה מסכמת שתלי TEV האחרונים שלנו. כל הכבשים עברו פעולה כירורגית ולא היו לי סיבוכים לפרסם התאוששות.

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

מטרת דו"ח זה היא לספק הליך אמין ושחזור לTEVs שתל של עניין בעורק התרדמה כבש. עורקי ראש יליד בעלי החיים המשמשים במודל זה היו 0.5-.75 מ"מ עובי ו4.5-5 מ"מ בקוטר חיצוני. הטכניקה הניתוחית שתוארה כאן הייתה מוצלחת להשתלת TEVs של גיאומטריות שונות מדידת .25-1 מ"מ עובי, 4-5 מ"מ קוטר חיצוני ו -4 סנטימטרים באורך בהצלחה רבה מוכיח יעיל עד משך 3 חודשים, נקודת הסיום המיועדת. השימוש בטכניקה ניתוחית זו אפשרה הרכישה של נתונים כדי שיהיה קל יותר לאסוף ועקבי יותר.

יתר על כן, היכולת למדוד פרמטרים בזמן אמת של שיפוץ in vivo תוארה. קטרים ​​שונים עשויים לשמש בהצלחה במודל זה תלוי בטווח רצוי של אי-התאמה ועיצוב של TEV המושתל, כמו גם, את משך הזמן של השתלה ניתן להארכה לאו מעבר yea 1r.

אחד הפיתוחים הגדולים ביותר באופטימיזציה של פרוטוקול זה הוא השימוש בanastomoses מקצה-לקצה באמצעות טכניקת תפר שהופסקה. עיצוב TEV הנוכחי המשמש בהכנת דוח זה השתמש בהתחלה anastomoses מקצה-לקצה תוך שימוש בטכניקת תפר פועלת שהביאה לשיעור כישלון גבוה (n = 3). הסיבה המדויקת לכך אינה ידועה, אולם זה היה יכול להיות פוטנציאל היה בשל השפעת stenotic או אי תאימות הקלה של תפר פועל באתר בהשקה. במחפש שיטות חלופיות כדי לייעל את ההליך כירורגי נמצא כי טכניקות ניתוחיות שדווחו בעבר תוארו בספרות הן מעורפלות במקצת. זה בעיקר בשל מגבלות שהוטלו על ידי מילת כתבי עת לאלץ חוקרים לדווח טכניקות הניתוחיות שלהם בצורה קצרה ומעורפלת. פשוט חלק מהדיווחים קובעים כי בעלי החיים עברו השתלת TEV 10-12. אחרים מדווחים על שימוש בקצה-לצד 3,5,13,14, אומקצה לקצה 4,6 השקה. לבסוף, אחרים צוינו במפורש את השימוש בתפר ריצה 4 מופרעת, או רציפה 15. זה חוסר הפירוט עושה את זה קשה לשחזר או לשפר את מחקר של כלי דם הדורשים ניתוח, במיוחד במודלים של בעלי חיים גדולים. אמנם אין הבדל משמעותי שדווח בpatency בין קצה-לקצה וקצה-לצד טכניקה 16, במודל של בעלי החיים הגדולים שדווח כאן, מקצה-לקצה הוא יתרון כאשר הפועלים בעורק התרדמה עקב האנטומיה ו אורכו של TEVs העריך נפוץ. עם זאת, אם אי-התאמה גדולה בין עורק היליד וTEV קיים, הוא עשוי להיות אידיאלי לאמץ טכניקת קצה-לצד שהראתה הבטחה בחולדות 17.

על מנת להבטיח כי הטכניקה הניתוחית היא לא סיבה לכישלון TEV מאפשר לחוקרים להתמקד בהסברים אפשריים אחרים לחסימה. אם patency לטווח קצר וחשיפה למצבים פיסיולוגיים כגון דםולחץ הוא רק העניין, כתב יד שדווחה בעבר זמין. כאן, השימוש בכבש vivo לשעבר מודל מחלף arteriovenous נועד להעריך implantability TEV כבר מותאם 18. מודל זה הוכיח להיות יעיל מאוד בבדיקת מהירות TEVs מרובה עם חיה אחת לפני שאתחייב להשתלת TEV למחקרים ארוך-טווח.

אם הערכת המצב תקין של TEV מושתל הוא רצוי, למרבה הצער יש לי טכניקות קונבנציונליות חסרונות. נכון לעכשיו בדיקת אולטרה סאונד או הדמיה צנתור הן השיטות רק משמשות להערכת שלמות TEV in vivo 3,5,6,10-14. ההדמיה אולטרסאונד בדרך כלל לא מספקת הרזולוציה הדרושה כדי לצפות בשינויי תאימות של TEV. אנגיוגרפיה פולשנית היא, יקרה ודורשת הרדמה של בעלי החיים. עם זאת, על ידי בדיקות השתלת זרימה, צנתרים עורקים וגבישים קוליים הרבה של נתונים אלה ניתן לרכוש בצורה פשוטה יותר. בזהstrumentation של TEV המושתל גם מאפשר לפרמטרים כגון מהירות גל דופק ומדד הגדלת להיות מחושבים.

היתרון של שימוש בכבשים להשתלת TEV גם מעניק כוח לתרגום של TEVs להגדרה קלינית. מודלים של בעלי חיים קטנים כמו עכברים, חולדות וארנבות לא מציעים מקביל מציאותית לאלה של הגדרה קלינית ומודלים של בעלי חיים ולכן גדולים חייבים להיחקר 19. עם זאת, בעוד שמודל של בעלי חיים גדולים הוא מודל מהימן ורלוונטי יותר מבחינה קלינית, קיימות חשש למינים המשמשים להשתלות TEV. כלבים וחזירים לדוגמא, בעוד שלעתים קרובות נעשה שימוש במחקר של כלי דם, endothelialize מהר מאוד. כבשים מצד שני רק קרוב endothelialize לאתרי ההשקה, ולא באופן ספונטני בתוך TEV. זה דומה יותר לריפוי של בני אדם 14,19-22.

כדי להבין עוד יותר את מה שהתרחש בכבוד לארח את שיפוץ,TEV יש explanted ובדק, על מנת לתאר את נדידת תאים, חוסר התנועה והתמיינות. העבודה קודמת הראתה כי התוספת של צבע lipophilic כגון דיל, כמו גם השימוש בתאי אנדותל GFP + שיטות אמינות כדי להעריך את גורלם של תאים מושתלים על TEV 5,6. הקבוצה שלנו גם הראתה שמכתים sry (חלבון Y אזור קביעה-מין) נגד כרומוזום גברי Y היא שיטה יעילה כדי לעקוב אחר תאים מושתלים זכר בנקבת מארח (in press). קולגן ואלסטין תוכן ניתן גם למדוד לאחר רקמת explanted, שפיכת אור נוסף על היקף שיפוץ in vivo. כמו כן ניתן לקבוע אם או לא מראש שתל כמו גם רקמות explanted יכול להגיב לvasoconstrictors ומרחיבי כלי דם כאשר הניחו לאמבטית רקמות איבר. לבסוף, יכול להיות גם נבדק TEVs כדי לקבוע את המאפיינים שלהם מכאניים כגון מודול יאנג, חוזק מתיחה האולטימטיבית, ולחץ מתיח 6,9,23,24.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

עבודה זו נתמכה על ידי מענקים מהלאומיים ללב וריאות המכון (R01 HL086582) ותאי גזע מדע קרן ניו יורק (NYSTEM, # חוזה   C024316) לSTA ואיורים DDS משמשים בוידאו יופיטר הושלמו על ידי ג 'ון נייקוויסט; Illustrator הרפואי מאוניברסיטת מדינת ניו יורק בבאפלו.

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).
טכניקה כירורגית להשתלה של רקמות שתלי כלי דם מהונדסים ולאחר<em&gt; In vivo</em&gt; ניטור
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