Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Bioengineering

Хирургическая техника для имплантации тканей Engineered сосудистые протезы и последующих doi: 10.3791/52354 Published: April 3, 2015

Summary

Шаг за шагом протокол на межрегиональный позиционной размещения тканей Engineered судов (Тевс) в сонной артерии овцы, не используя анастомоз конец-в-конец и в режиме реального времени цифровое оценку в естественных условиях до принесения в жертву животных.

Abstract

Развитие тканей Engineered судов (Тевс) продвигается по способности в плановом порядке и эффективно имплантатов Тевс (4-5 мм в диаметре) в большой модели животных. Шаг за шагом протокол для связи между позиционной размещения ТэВ и в режиме реального времени цифровое оценки ТРВ и родных сонных артерий описаны здесь. В естественных условиях мониторинга стало возможным благодаря имплантации зондов потока, катетеров и ультразвуковых кристаллов (способны записи изменений динамических диаметр имплантированных Тевс и родных сонных артерий) во время операции. После имплантации, исследователи могут вычислить артериальные структуры потока крови, инвазивные кровяное давление и диаметр артерии, дающие такие параметры, как скорость пульсовой волны, индекса аугментации, пульс давления и соблюдения. Сбор данных осуществляется с использованием одного компьютерную программу для анализа на протяжении всего срока эксперимента. Такой бесценный данных дает представление TEV матрицы ремоделирования, его resemblanСЕ Родные / управления фиктивных и общей производительности ТэВ в естественных условиях.

Introduction

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

Основное внимание в развитии Тевс в том, чтобы обеспечить замену для аутологичных замены трансплантата при аутологичных суда не имеется и ограничить доноров прицел заболеваемости. Например, количество аортокоронарное операций в год превысила 350 000 в США, и идеальным источником соответствующих прививок остается левой внутренней грудной артерии, левая передняя нисходящая коронарная артерия и подкожной вены 1. Поскольку многие люди, которые страдают от сердечно-сосудистых заболеваний не может иметь подходящие артерии и вены для аутологичных замены трансплантата, развитие Тевс таким образом, стала интенсивно область исследований на протяжении десятилетий 1-6. В то время как машиностроение и оптимизация новых Тевс претерпели множество достижений, сообщая о хирургических методов, используемых имплантировать Тевс сами не были предметом столь интенсивных обсуждений. Скорее, протоколы, касающиеся имплантации Тевс в животных моделях в значительной степени оставилдо исследования исследователи.

Следующий рукопись показывает, как внедрить Тевс за счет использования анастомоза подход конца в конец. Эта процедура была оптимизирована с использованием специального шаблона анастомоза сшивающий, стабилизирующие технику шва, оптимизируя продольном растяжении и добавление в естественных условиях мониторинга аппаратуры. Этот метод контрастирует с некоторыми из многих вариаций, которые были ранее использованы. Кроме того, эта процедура описывает, как получить параметры, такие как артериального давления, TEV Диаметр / соблюдения и расход через ТРВ после операции вплоть до эксплантации. Это сбора данных обеспечивает необходимую анализ ТРВ пока он находится в процессе реконструкции.

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

ПРИМЕЧАНИЕ: Данный протокол был одобрен Комитетом по уходу и использованию животных, по крайней Государственного университета Нью-Йорка в Буффало.

1. Предоперационная подготовка

  1. Используйте овец (крест Дорсет, женщина, примерно 1-3 лет с весом 40-60 кг) в течение следующего исследования. Администрирование циклоспорина А (200 мг / день), аспирин (975 мг / день) и кумадин (20-30 мг / сут) внутрь, начиная за 3 дня до операции и продолжаться в течение всех исследований.
  2. Убедитесь, овец постился 12 ч до операции (обычным кормом = 1,8 кг сена и 0,4 кг зерна).
  3. Стерилизацию все хирургические материалы, используя паровое автоклавирование при 121 ° С и 15 фунтов на квадратный дюйм в течение 30 мин.
  4. Место следующие пункты в параформальдегиде эксикатор 48 ч до операции: 4 мм зондов доплеровского потока, 1 мм ультразвуковые кристаллы, пребывающего артериального катетера, расширение трубы и 42 "Tygon трубки.
    ПРИМЕЧАНИЕ: таблица соответствующего медицинского оборудования, необходимого дляхирургии и стерилизации приведены в таблице 1. Предварительно размещение аппаратуры в трубки Tygon на этой стадии поможет сэкономить время во время операции.
    1. На каждом конце зонды, катетеры и кристаллов, как слева и справа, если это применимо.

2. Хирургическая операция

  1. Вызвать овец для анестезии с диазепамом (0,5 мг / кг) и кетамина (4 мг / кг) внутривенно (IV). Кроме того, использование Telazol (4 мг / кг) IV.
    1. Выполните orotracheal интубации с 8.5-10.0 мм с внутренним диаметром в наручниках эндотрахеальной трубки 7.
    2. Администрирование летучими анестезии через возвратного дыхания цепи с дыхательным объемом вентилятора (7-10 мл / кг) или давления регулируемого вентилятора (15-20 см H 2 O). Используйте точности испарителя для управления изофлурана или севофлурана в соответствующем количестве (3% -4% первоначально), чтобы достичь среднего до глубокого хирургического этапа анестезии. Минимальная альвеолярная концентрация дляовец 1,4% или 1,9% соответственно 8.
    3. Оценка глубины анестезии, наблюдая реакцию двигателя на раздражители, глазной рефлекс, положение глаз, и частоты сердечных сокращений. Монитор насыщения крови кислородом (95% -100%) с помощью пульсоксиметрии, концентрация СО 2 (45-55 мм рт.ст.) в выдыхаемом газов с использованием капнографии и поддерживать температуру тела во время процедуры (38.5-39.5 ° C) с использованием автоматического регулируется потепления одеяло.
  2. Бритье шерсть от всей шеи овец, а более одной головной вены, используя # 40 лезвие на стандартных клиперов. Подготовьте кожу обеих площадках для хирургии с использованием 70% изопропиловый спирт и 7,5% Бетадин скраб насыщенный марлю. Начнем с алкоголем марлю, чтобы облегчить удаление кожи масла. Переключение между бетадином марлю и спирт марлевые три раза.
  3. Поместите овец на операционном столе в спинном лежачее положение на вершине потепления одеяло. Пройдите среднего размера orogastric трубку для обеспечения пассивной изгнания содержимого желудка. Продлитьшея овцы и использовать благоприятные амортизацию по мере необходимости для поддержания размещение.
    1. Выполните окончательную асептического Скраб Использование 7,5% бетадин пропитанной марли и позволяют сидеть в течение 5 мин до операции.
  4. Администрирование капельницу (раствор Рингера с лактатом или 0,9% солевой раствор) при 10 мл / кг / час через angiocath помещенного в головную вену. Администрирование интраоперационных антибиотики и обезболивание: пенициллин G прокаин 6600 ЕД / кг внутримышечно (IM), гентамицин 1,6 мг / кг внутримышечно, и бупренорфин 0,005-0,01 мг внутривенно или внутримышечно.
  5. Сделайте ~ 12 см разрез вдоль по брюшной шеи по средней линии, используя электро прижигания. Изолировать левую и правую сонные артерии (~ 6 см), удалив соединительную ткань при помощи тупого технику вскрытия. Галстук и прижечь микро сосуды ветвления из сонных артерий чтобы свести к минимуму кровотечение.
  6. Поддержания стерильности, используя (нестерильной) Хирургическая медсестра для оказания помощи закапывания все электрические и насосно-компрессорных труб (расхода пробы, ультразвуковые хрустальные проводаи трубки катетера) в подкожном слое кожи. Используйте ослабленную троакар, который выходит через хирургически нацелен разрез на дорсолатеральной шеи.
    1. Reach под стерильной драпировки и повернуть голову овец, чтобы сторона шеи могут быть визуализированы под простыни.
    2. Использование 8-см изогнутую кровоостанавливающего к туннелю через подкожное пространство между брюшной разрез по средней линии шеи и на стороне шеи. Откройте и закройте кровоостанавливающего, чтобы прямо рассекать пространство для труб ~ 1,5 см в ширину. Кончики кровоостанавливающего должны находиться на полпути между головой и плечами, примерно в 10 см хвостового вправо или левом ухе. Поверните кровоостанавливающего так, чтобы кончики направлены к поверхностной кожи.
    3. Reach под стерильной драпировки и сделать 1,5 см разрез через кожу, за кончиками кровоостанавливающего стерильной # 11 лезвие. Визуализация кончики кровоостанавливающего, чтобы подтвердить четкое выход через кожу.
    4. Пропустите Tygon трубки, содержащейLL проводка и трубы через подкожные тоннель. Держите провода и трубки выше стерильной драпировки.
    5. Reach под простыни, чтобы удалить внешнюю трубки Tygon с шеи, обнажая имплантированного проводку, когда она покидает горлышко овец. Потяните отдельные линии, чтобы минимизировать провисание подкожное пространство. Оставьте достаточное расстояние, чтобы правильно прикрепить приборы артерии.
  7. Поместите 4 мм зондов доплеровского потока на обеих сонных артерий и достичь первоначального чтения (рис 1). Администрирование 100 ед / кг гепарина IV 30 мин до зажима артерии.
  8. Продолжить введение гепарина при 100 ЕД / кг / час до конца операции. Зажмите сонной артерии с использованием не-дробильные сосудистых зажимов и вырезать часть (около 4 см в длину). Контралатеральной сонной расход увеличит 50% -100%, чтобы поддерживать приток крови к мозгу.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Можно ограничить продольную растяжку с отдачей родной судна путем удалениякороткие сегменты, чем быть заменен и / или растяжения родной артерии с сосудистыми зажимы, чтобы сократить разрыв до полного анастомоза процедура не будет завершена. Это поможет ограничить напряжение на отдельных холдинговых швов и имплантированных трансплантата.
  9. Шов ТэВ в месте, используя простые прерванные стежки 7-0 пролина ethalloy двойной вооруженного мононити шва. При необходимости применяются сосудистых гладких мышц релаксанты, такие как папаверин (15 мг / мл) или никардипин (1,25 мг / мл) местно на родном сосудистой, чтобы предотвратить сужение кровеносных сосудов, которые бы препятствовать анастомоза наложения швов.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Начните размещения швов с примерно 1 мм интервалом. Это может значительно варьироваться от случая к случаю. Состав и толщина ТРВ будет влиять на эффективное расстояние между швами. Как толщины нативной ткани или ТРВ уменьшается, это может быть необходимо, чтобы поместить швов ближе друг к другу.
    1. Во-первых якорь четыре точки ТРВ к родной артерии путем размещения двух противоположных Stitches на обоих первый и второй концы (рисунок 2-ди). Удерживайте каждую якорь проводятся с использованием кровоостанавливающих.
      Примечание: проксимальный и дистальный описания со ссылкой на направление потока крови на протяжении всей работы.
    2. Добавить 5-6 больше швов на поверхностной стороне обоих проксимальных и дистальных концах, чтобы начать анастомоза. (Фиг.2 -pr). Одновременно повернуть сосудистой зажимы 180 градусов.
    3. Восстановить напряжение на анкерных швов. Добавление дополнительных (от 5 до 6) узловыми швами, чтобы первый и второй концы на повернутом стороне ТРВ.
  10. После ТРВ надежно зашивают на месте, поверните его обратно в исходное положение и снимите сосудистой зажимы по одному, дистальный зажим в первую очередь. Небольшое кровотечение на анастомоза сайтов является распространенным явлением. Это, естественно, может решить после нескольких минут Ослабить хомут и перестановки креплений или требуют размещения дополнительных швов. Поместите зонд доплеровского потока (рис 3-FL) Обратно на проксимальных родной артерий потоку крови, поступающий в ТэВ и расхода монитора.
    Примечание: Ожидать скорости потоков в левой и правой сонной артерии для уравновешивания приблизительно через 15 мин. Если скорость потока на сонной артерии с имплантировали ТРВ стабильно падает, то можно ТРВ является свертывания. Другие возможные отклонения относительно потока может быть связано с сужением нативной артерии проксимальный или дистальный к ТРВ. Если это происходит, то использование дополнительного сосудистой релаксант гладких мышц могут быть применены, и родной судно должно возвратиться к базального тонуса после 30-60 мин после закрытия ткани по привитого сайта.
    1. При желании, вырезать контралатеральной сонной артерии и сшить его на место в качестве контроля "Шам". Это более клинически значимым, чем оставить на правой сонной артерии в покое и только есть датчик расхода, ультразвуковые кристаллы, и катетер. Если контроль обман находится в розыске, выполните это до переходить к шагу 2,11.
  11. Шовный 1 мм ультразвуковые кристаллы (рис 3 -cr1 CR2) в противоположных сторонах ТРВ с использованием 7-0 пролина. Автор шов через ультразвуковой кристально голове и сшить только поверхностный слой ТэВ.
  12. Артерию катетер с использованием модифицированного 18 г катетер с тефлоновым тканого карман в юбке (фиг 3- Са & фиг.4А). Поместите катетера дистальнее ТэВ на родном артериальной ткани.
    1. Шов карман в юбке в артериальной стенке с 5/0 Ethibond контролировать кровотечение. Использование циклогексанон придерживаться трубки microbore к катетеру, который был сброшены с физиологическим раствором. Используйте трубы как внутренней линии.
    2. Используйте 20 G Луер Ста адаптер с инъекций Подключите Surflo, чтобы запечатать экстериоризированного конец трубки (рис 4б). Для поддержания проходимости катетера, получить объем заливки линии и промыть его с 10 мл физиологического раствора, а затем 5000 ед / мл инъекции гепарина натрия каждые 2-3 дня,
  13. Записать расстояние между зондом потока и ультразвуковых кристаллов, а также расстояния между зондом и потока катетера. Это позволит скорость пульсовой волны должны быть рассчитаны в сочетании с программным обеспечением. Если такие расчеты не нужны, не имплантировать катетер.
  14. Получить интраоперационной чтение при желании убедиться, что все имплантированный аппаратных функций (раздел 3).
  15. Безопасный имплантированных линий и проводов в близлежащие мускулатуры с помощью 2/0 шелк и коническую иглу (рисунок 3).
    1. Установите сосудов датчик тока провода параллельно судна, с хвостового зонда и провода, проходящей краниально, а затем сделать "U-Turn" по отношению к боковой мускулатурой. Закрепить провод соседней мускулатуры, с использованием 2-0 шелка на конической иглы в двух местах, так что провод или расхода пробы не может поместить любое давление на судне. Будьте уверены, швы плотно, но не затягивайте и задушить musculaры (рис 3).
    2. Шовный кристалла провода и артериального катетера линию бокового мускулатуры, что позволяет в течение ~ 1,5 см слабину, похожий на предыдущих этапах для обеспечения зонд потока (рисунок 3).
    3. Соберите все провода и линии вместе и обрекают их на мускулатуру непосредственно перед выходом через подкожной туннель, похожий на предыдущих этапах.
  16. Закройте место операции со счетом 2-0 викрил шва в слоях с использованием работающей шовный рисунок на лицевой панели и подкожных, бег матрас стежка на коже (часть приборной панели, не резки иглы, кожа, резки иглы). Закройте 1,5 см разрез на шее спинной вокруг экстериоризированного проводов и линий с использованием 2/0 викрил и режущую иглу.
  17. Место датчик тока провода, катетеров линии, и ультразвуковые кристаллические провода в мешочек (10 см х 10 см), что надежно пришит к коже овец (фиг.5 - после восстановления).
  18. Постепенно отучить овец от анестезиии дыхательный объем вентилятор, то экстубации овец, когда спонтанное дыхание возобновляется. Извлеките angiocath при необходимости вставляется в головную вену и бинта.
  19. Перевязать шею с помощью тройной мазь с антибиотиком на разрезы, колодки Telfa, стрейч-ролл марлевые, и elasticon.
  20. Администрирование послеоперационную аналгезию: ФЛУНИКСИН меглумин раз 2,2 мг / кг внутримышечно во время восстановления, а затем один раз 1,1 мг / кг внутримышечно в день в течение двух дней, бупренорфин 0,005-0,01 мг внутривенно или внутримышечно два раза в день в течение одного дня.

3. В Vivo мониторинга

  1. Поместите овец в передвижной тележке, чтобы обеспечить надлежащее сдержанность. Это позволяет овцы сохранять спокойствие и сознательное без ущерба для оборудования. Может потребоваться, чтобы акклиматизироваться овец в корзину 2 или 3 раза в течение 30 мин до получения инструментальные записи.
  2. Удалить все провода и линии сумку и подключить к устройствам мониторинга. Подключите датчик потока для расходомера, 1 мм ультразвуковые кристаллы подключен к TRB-USB Поле, а катетер линии к датчикам давления. Блок-схема этой установки обеспечивается (рис 6).
  3. Калибровка датчиков расхода и датчиков давления до сбора данных.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Из-за потенциальной изменчивости между версиями программного обеспечения и различий в оборудовании, используемых, калибровки и настройки будут варьироваться от случая к случаю.
  4. Использование осциллографа для тонкой настройки измерения кристалл Sonometrics, в соответствии с протоколом производителя.
  5. Данные записи с помощью компьютера и программного обеспечения (Рисунок 7). Следы в верхней части рис 7 в белом цвете соответствует имплантированного ТРВ, а следы в нижней половине в красный цвет соответствует Шам / родной. Для обоих ТРВ и Шам расхода (мл / мин), артериальное давление (мм рт.ст.) и диаметр (мм) записываются в прямом эфире.
  6. Запись, по крайней мере, 1 мин без каких-либо помех. Экспортировать эти данные для более детального анализа. После записи, DISCONNЭСТ все провода и место обратно в мешочек зашивается на шее овцы.

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

Более 30 овец прошли хирургическую технику, описанную в настоящем докладе для имплантации Тевс (в печати) 9. Сводная таблица самые последние операции овец после оптимизации протокола приведены в таблице 2. Все овцы восстановился после TEV имплантации с жизнь не опасных осложнений. У некоторых животных, фиброз наблюдалось в основном артерии вблизи кончика пребывающего артериального катетера. Не наблюдалось значительное увеличение воспаления с наличием добавочной аппаратуры. Редко (1 из 18 катетеры), катетер вызвало препятствий для потока крови через ТРВ. Это один препятствие произошло по истечении одного месяца. Незначительные осложнения от катетера включают амортизацию артериальной сигнала и неспособность к аспирации крови. Наиболее часто сообщалось данных, когда проводит исследования по разработке ТэВ обычно проходимости ставки, расхода и соблюдения. Этот протокол показывает, что это POSSмых для получения таких ценных данных в течение всего периода эксперимента. Хотя в настоящем докладе основное внимание уделяется приобретению расхода, диаметра и артериального давления; соблюдения, индекса аугментации и скорость пульсовой волны может быть также рассчитана.

Фигура 1
Рисунок 1. Изолированные сонной артерии. Изолированные сонной артерии показано с прикрепленным зондом потока. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой цифры.

Фиг.2
Рисунок 2. Имплантация ТэВ. Рисунок 2-Ди иллюстрирует дистальной стороне ТРВ с 2 исходных четырех опорных точек, используемых для закрепления TEV на месте. После ТРВ крепится, добавить доп Рациональная стежки, как показано на рисунке 2-PR, который обозначает проксимальной стороны ТэВ. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 3
Рисунок 3. Аппаратура ТРВ. 1 мм ультразвуковые кристаллы сшиты на каждой стороне имплантированного ТРВ (CR1 и CR2). Ди обозначает дистальной стороне ТРВ, а Pr обозначает проксимальный. Flowprobe (Fl) помещают проксимально от ТРВ в то время как катетер (Ca) помещают дистально. Поток зонд и катетер сшитые в соседний мускулатуры (пунктирная овальной). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой цифры.

"SRC =" / файлы / ftp_upload / 52354 / 52354fig4.jpg "/>
4А. Катетер для аппаратуры ТэВ. Катетера в сочетании с тефлоновым plaquet перед помещением дистальнее ТэВ на родном ткани. На рисунке 4б. Окончательная сборка катетера до имплантации. Катетера расширен Tygon трубы (обозначается квадратом) вместе с 20 г Luer адаптер заготовки с Surflo впрыска пробки (обозначается овальной). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 5
Рисунок 5. Чехол крепится к коже овец. Мешок прикреплен к шее овец, чтобы защитить провода 1 мм ультразвуковые кристаллов, зонд и катетер течь, когда он не используется. Пожалуйста, CLIск здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 6
Рисунок 6. Блок-схема электроники, используемых для записи расстояния ультразвуковые кристалл, кровотока и артериального давления. Блок схема установки, используемой для записи расстояния между ультразвуковыми кристаллов, артериальный кровоток и артериального давления. * Использование осциллографа может помочь в ясности сигналов, полученных от 1 мм ультразвуковых кристаллов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 7
Рисунок 7. Запись в режиме реального времени расстояния ультразвуковой хрусталя, кровотока и артериального давления на программное обеспечение. Бело-окрашенные следы индicate записи с ТэВ. T01 R02 и T02 R01 указывают связь между ультразвуковым кристалла CR1 на CR2 и CR2, чтобы CR1 соответственно. ARP указывает записаны артериальное давление, ABF указывает артериальный кровоток. Те же обозначения используются для красно-окрашенные следы которых является родным / обман сонной артерии. Записано расстояние между ультразвуковыми кристаллов при записанной импульсного давления артериального давления указывают процентное соответствие ТэВ / Шам. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой цифры.

Медицинское Оборудование
Оборудование Производитель Серийный / Каталог # Количество Примечания
Transd давленияucer Becton Dickinson P23XL-1 1+
(1 для каждого артерии)
Используется с заполненных водой купола диафрагмы
Усилителя и датчика окно Гулд 5900 Преобразователь сигнала Кейдж 1 Два преобразователи и усилители должны быть включены в клетки. Хотя этот конкретный блок может быть прекращено, другие коммерчески доступные датчики давления с / аналоговый выход BNC будет общаться с оборудованием Sonometrics.
T403 Консоль с TS420 периваскулярной модуля расходомера (x2) Transonic системы Модуль T403 и TS420 (x2) 1 Поток зондов измерения расхода через каждый из сонных артерий подключается к каждому из блоков TS420.
Цифровой ультразвуковой единица измерения Sonometrics TR-USB
Расхода пробы Точность S-серии 4 мм Transonic Systems Inc. MC4PSS-LS-WC100-CM4B-GA 2
Кристаллы 1 мм Sonometrics Sonometrics системы 1R-38S-20-NC-SH 2-4
(По 2 на каждую артерию)
Катетер для имплантации BD
(Becton Dickinson)
381447 1+
(1 для каждого артерии)
Катетер вырезать и крепится к microbore трубки, stylette используется для вставки.
Tygon Microbore труб Norton Performance Plastics (AAQ04127)
Формулировка S-54-HL
Не Доступно
(Разрезанная по длине для набора расширения)
Luer заготовки адаптер BD
(Becton Dickinson)
427564
(20 г)
1+
(1 для каждого артериального катетера)
Surflo впрыска Подключите Terumo SR-IP2 1+
(1 для каждого артериального катетера)
Meadox PTFE (тефлон) Войлок 019306 Не Доступно
(Вырезать по размеру)
PTFE чувствовал, используемый в наших исследованиях было прекращено. Тем не менее, сопоставимые компании, такие как «хирургическая сетка» предлагают продукты, которые являются эквивалентными.

Таблица 1. Таблица всем соответствующим оборудованием, используемого для хирургического вмешательства.

Хирургическая процедура Результаты
Измерительные приборы ТРВ Фиктивный Поголовье овец Процедура время (часы)
Нет Да Нет 8 2.61 ± 0.25
Нет Да Да 3 4.17 ± 0.28
Да Да Да 10 6.26 ± 0.75

Таблица 2. Сводная таблица последнюю овцу, которые прошли ТэВ и / или фиктивных имплантации. Ниже в таблице самые последние имплантаты ТэВ. Все овцы пережил хирургической операции и имел никаких осложнений не после восстановления.

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

Цель настоящего доклада заключается в обеспечении надежной и воспроизводимой процедуры для имплантатов Тевс интересов в овечьей сонной артерии. Местные сонные артерии животных, используемых в этой модели были 0,5-0,75 мм в толщину и 4,5-5 мм в наружном диаметре. Хирургическая техника описано здесь был успешным для имплантации Тевс различной геометрии измерений 0,25-1 мм в толщину, 4-5 мм наружным диаметром до 4 см в длину с большим успехом доказывает свою эффективность до 3 месяцев продолжительности, от предполагаемого конечного пункта. Использование этого хирургической техники позволило сбор данных будет легче собирать и более последовательным.

Кроме того, возможность измерения параметров в реальном масштабе времени ремоделирования в естественных условиях было описано. Различного диаметра могут быть успешно использованы в этой модели в зависимости от желаемого диапазона рассогласования и конструкции имплантируемого ТРВ, а также длительность имплантации может быть продлен до или после 1 Yeaр.

Одна из самых больших достижений в оптимизации этого протокола является использование конца в конец анастомоза с помощью прерванного технику наложения шва. Текущий дизайн ТРВ используется в подготовке этого доклада первоначально использовались конца в конец анастомозы с использованием технике бега шовный что привело к высокой аварийности (п = 3). Точная причина этого неизвестна, однако она могла бы потенциально произошло из-за небольшого стеноза или не соответствуют эффекта бегущей швом на анастомоза. В поиске альтернативных методов оптимизации хирургической процедуры было обнаружено, что ранее сообщалось хирургические методы, описанные в литературе, несколько неопределенным. Это, прежде всего, из-за ограничений слов, введенных журналах заставляя исследователей сообщать о своих хирургических методик в краткой и неясной форме. Некоторые отчеты просто заявить, что животные подвергались ТРВ имплантации 10-12. Другие сообщают о применении конец-в-бок 3,5,13,14 илииз конца в конец 4,6 анастомоза. Наконец, другие конкретно указывается, использование прерывается 4, или непрерывной работы шва 15. Этот недостаток подробно затрудняет воспроизведение или улучшить исследования сосудистой хирургии требует, в частности, на больших животных моделях. Хотя нет существенной разницы представлены в проходимости между конец-в-конец и конец в бок техники 16, в большой животной модели сообщалось здесь, конец-в-конец является выгодным при работе на сонной артерии в связи с анатомией и Длина Тевс обычно оценивают. Однако, если большое рассогласование родной артерии и ТРВ присутствует, то он может быть идеальным, чтобы принять технику конца в сторону, которая показала обещание у крыс 17.

Обеспечение того, чтобы хирургический метод не является причиной для отказа TEV позволяет исследователям сосредоточиться на других возможных объяснений окклюзии. Если краткосрочный проходимость и воздействие физиологических условиях, таких как кровьи давление только проценты, ранее сообщалось, рукопись доступен. Здесь использование овечьего Экс Vivo артериовенозной модели шунта, предназначенный для оценки ТРВ implantability была оптимизирована 18. Эта модель оказалась очень эффективной в быстро тестирования нескольких Тевс с одного животного до совершения имплантации ТэВ для долгосрочных исследований.

Если оценки целостности имплантированного ТРВ желательно, к сожалению обычные методы имеют свои недостатки. В настоящее время УЗИ или изображений ангиография являются единственными методами, используемые для оценки целостности ТРВ в естественных условиях 3,5,6,10-14. Ультразвуковое исследование обычно не обеспечивают разрешение, необходимое для наблюдения за изменениями соответствия ТэВ. Ангиография является инвазивным, дорого и требует анестезии животного. Тем не менее, путем внедрения зондов потока, артериальная катетеров и ультразвуковых кристаллов Многие из этих данных могут быть приобретены в более упрощенном виде. Это, вstrumentation имплантированного ТРВ также позволяет параметры, такие как скорость пульсовой волны и индекс дополнения должны быть рассчитаны.

Преимущество использования овец для имплантации TEV также придает прочность для перевода Тевс в клинических условиях. Маленькие животные модели, такие как мыши, крысы и кролики не дают реалистичное параллельно с этим в клинической практике и поэтому крупные животные модели должны быть изучены 19. Тем не менее, в то время как большая модель животного является более надежным и клинически значимой модели, существуют опасения, касающиеся видов, используемых в TEV имплантации. Собаки и свиньи, например, в то время часто используются в сосудистой исследований, endothelialize очень быстро. Овцы, с другой стороны только endothelialize близко к анастомоза сайтов, а не спонтанно в ТРВ. Это больше напоминает заживление людей 14,19-22.

Для более глубокого понимания того, что произошло в отношении принимающей реконструкцию, вТРВ должен быть эксплантировали и исследовали, чтобы описать миграцию клеток, иммобилизации и дифференциацию. Предыдущие исследования показали, что добавление липофильного красител, например, Dil, а также использование GFP + эндотелиальные клетки надежные методы для оценки судьбу имплантированных клеток на ТРВ 5,6. Наша группа также показали, что SRY окрашивание (секс-область, определяющую Y белка) против мужской хромосомы Y является эффективным методом для отслеживания мужских имплантированных клеток в женском хост (в печати). Коллаген и эластин содержание также может быть измерена после ткань эксплантировали, проливая свет на степень ремоделирования в естественных условиях. Кроме того, можно определить, является ли или нет предварительно имплантата, а также эксплантированной ткани могут реагировать на вазоконстрикторов и вазодилататоров при помещении в ткани органа бане. Наконец, Тевс также могут быть проверены с целью определения их механических свойств, таких как модуль Юнга, предел прочности при растяжении и относительное удлинение 6,9,23,24.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

Эта работа была поддержана грантами от Национального института сердца и легких (R01 HL086582) и стволовых клеток научный фонд Нью-Йорк (NYSTEM, контракт #   C024316) в ГНА и DDS Иллюстрации, используемые в JOVE видео были завершены Джон Найквиста; Медицинская иллюстратор из Университета штата Нью-Йорк в Буффало.

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).
Хирургическая техника для имплантации тканей Engineered сосудистые протезы и последующих<em&gt; В Vivo</em&gt; Мониторинг
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