Summary
Här presenterar vi ett protokoll för användning av gris överlägsen epigastrisk artären perforator klaffen som lärande modul för huvud och hals mikrovaskulära återuppbyggnad.
Abstract
Levande modeller som liknar kirurgiska villkorar av människor behövs för utbildning gratis-flap avverkning och anastomos. Djurmodeller för utbildningsändamål har funnits i år på många kirurgiska områden. Vi använde kvinnligt (eftersom de är lätta att hantera för förfarandet) Yorkshire svin för huvud och hals återuppbyggnad genom att skörda den djupt sämre epigastrisk artären perforator eller överlägsen epigastrisk artären perforator klaffen. Webbplatsen för anastomos (halsen hud defekt eller luftrör väggen defekt) förbereddes med dissektion av den gemensamma halspulsådern och den inre halsvenen, som 3,5 × lupp förstoring användes för anastomos som vi använder på humanfall i verkliga livet. Detta förfarande visar en ny träningsmetod som använder en pålitlig lärande modell och ger en detaljerad anatomi i ett levande scenario. Vi fokuserade på ischemi tiden, skörd, fartyget anastomos, och utforma klaffen att passa defekten. Denna modell förbättrar vävnad hantering och med användning av lämpliga instrument kan upprepas många gånger så att kirurgen är fullt förtroende innan operationen på människor.
Introduction
Återuppbyggnad efter operation för huvud och hals maligna sjukdomar är ett svårt förfarande med betydande morbiditet. Mikrovaskulära gratis-flik rekonstruktion har varit väl etablerat som standardmetoden för återuppbyggnad för över 20 år1,2,3. Gratis-flap överföring spelar en betydelsefull roll i förbättringen av huvud och hals hantering i cancerpatienter och posttraumatiska skador därmed tänja på gränserna för kirurgisk excision av sjukdom utöver tidigare tekniker, vilket resulterar i större patienten livskvalitet och längre överlevnad priser1,2,3. De olika klaffarna för återuppbyggnad inkluderar roterande, transplantat och gratis klaffar.
Rollen som gratis klaffar i huvud och hals återuppbyggnaden har expanderat. Det är den svåraste flik att arbeta med, som kräver skickliga och delikat hantering. Flap misslyckande är en katastrofal händelse, med betydande morbiditet4,5. Således krävs betydande utbildningstid att utveckla precisionen som krävs för den framgångsrika kirurgiska resultat3,4,5,6,7,8, 9. Den brant inlärningskurva som förknippas med en sådan operation kan påverka utfallet för patienter och påverka behandling förvaltning3,4,5,6,7, 8,9. Att minska träningstiden och inlärningskurvan för nya kirurger, en utbildningsmodell som behövs som härmar mänskliga biologin och ger liknande operationsområdet villkorar8.
Målet med denna studie är att Visa synbarheten av svin som en bra utbildningsmodul för huvud och hals mikrovaskulära återuppbyggnaden som liknar mänskliga fallet med förbättrade färdigheter i active mode.
Denna studie undersöktes användningen av en svin modell för utbildning nya kollegor i huvud och hals mikrovaskulära rekonstruktionen för gratis-flap överföring att tillhandahålla en kostnadseffektiv och mindre stressande tillägg till den kliniska fältet utbildningen med tillförlitligt liknande funktioner för gratis-flik förfaranden. Grisar har använts i många studier och som undervisning modeller för olika kirurgiska rekonstruktioner, exempelvis bröstrekonstruktion; 5 svin har dock aldrig använts för huvud och hals återuppbyggnad utom i vår studie för trakeal återuppbyggnad på grund av trakeal stenos10.
Tanken startades efter Frederic Bodin7, som beskriver liknande klaffen för bröstrekonstruktion. Den största fördelen för studien över den andra modulen mikrovaskulära utbildning är den aktiva livening modulen med en riktig omedelbara resultatet av förfarandet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Denna studie styrdes och godkänts av Institutionen för laboratorium djur resurser, Yonsei Biomedical Research Institute, Yonsei University College of Medicine, ackrediterade av föreningen för bedömning och ackreditering av laboratorium djur hand International. Denna studie följde riktlinjerna för vård och användning av laboratoriedjur av institutet av laboratorium djur resurser kommissionen på biovetenskap National Research Council. Alla grisar var acklimatiserade för en vecka före operationen.
1. beredning
- Hålla grisarna utan mat i över 12 timmar före narkos med fri tillgång till vatten.
Obs: Sex kvinnliga Yorkshire svin användes 25 – 30 kg styck. - Använda en 16 Gauge nål av 1 cm längd för att injicera intramuskulärt alfaxan (1 mg/kg), xylazin (2 mg/kg) och azaperon (2 mg/kg) bakom och nedanför örat att inleda anestesi.
- Raka främre mittlinjen på halsen och den buk-väggen av gris med en kirurgisk hår borttagning rakapparat.
- Säkra en intravenös (IV) administrering genom central eller marginell öra ven på den bakre sidan av hjärtörat med en 22-G nål. Injicera Ketorolak (1 mg/kg) via en IV linje.
- Sedan injicera atropin (0,04 mg/kg) intramuskulärt som beskrivs i punkt 1.2. Injicera cefazolin (30 mg/kg) intramuskulärt som beskrivs i punkt 1.2.
- Sätta den gris liggande i ryggläge över tabellen operationssalen.
- Tillåta gris till andedräkt 2 L syre med 5% av isofluran genom svin anestesi maskera spontant.
- Exponera stämbanden genom munnen med hjälp av en laryngoskopet och spraya dem med två puffar 2% lidokain utvärtes lösning för att förhindra intubation-inducerad laryngospasm.
- Intubation med en 6,5 mm slang, blåsa tube manschetten med 3-5 mL luft med en spruta utan nål fäst vid den.
Obs: Utföra capnometry för att säkerställa att trakeal röret, som är en del av maskinens anestesi, är i rätt läge och det finns CO2 tillbaka till maskinen som en indikation på ordentlig syresättning. - Underhåll av anestesi efter intubation med 2% isofluran.
- Använda veterinär salvan på grisens ögon och stängs med en lapp för ögat-cover.
2. förfarande: Receptionen webbplats
- Desinficera halsen och den buk-väggen med jod-baserade scrub lösning 1%.
- Starta en vertikala mittlinjen snitt i främre halsen med hjälp av bladet nr 23 upp till bröstbenet.
- Dissekera rem musklerna och dra in den sido med Kelly vävnad sax och Lahey upprullningsdon.
- Exponera luftstrupen från den första ringen till bröstkorg inlopp.
- Sedan utsätta den gemensamma halspulsådern och den inre halsvenen för anastomos.
- Skapa ett fönster i andra eller tredje trakeal brosk, ~ 1 cm i bredd med hjälp av bladet nr 11.
- Leta efter endotrakealtub genom luftrör defekten skapade, och kontrollera luftningen genom röret är fortsatt använda ventilatorn utan en läcka.
3. förfarande: Lock webbplats
Obs: Överlägsen epigastrisk artären perforator (SEAP) lock skörden kan utföras, enligt den metod som beskrivs av Frederic Bodin7.
- Designa en flik på övre delen av buken av en kirurgisk märkpenna (figur 1A).
- Skapa en elliptisk huden snitt 4 x 3 cm med en nr 23 skalpell om främre slida av bukväggen på den mediala sidan av dragna klaffen (figur 1B).
- Höja (skal) klaffen från rectus abdominis muskel slida letar den hålslag ska hudfliken medan du håller fascian av allis.
- Utföra intramuskulär dissektion och följ hålslag till överlägsen epigastrisk fartyg (figur 1B)
- Nu utföra laterala hud snittet på designade klaffen (figur 1A) använda nr 23 skalpell (figur 1 c)
- Klämma överlägsen epigastrisk fartyg och venae comitantes med hemostat fint och använda Kelly vävnad sax att klippa nedanför hemostat och ligera fartyget ovan hemostat av 3-0 sutur. Ta sedan bort hemostat.
4. anastomos och nedläggning
- Sätta på en kirurgisk lupp.
- Klämma den Carotid artär med 1-2 cm avstånd mellan dem två Peanger.
- Använd mikro-sax att klippa mellan halspulsådern och knyta den överlägsna del av dubbel suturen försäkra ingen sipprar.
- Använda dubbel klämman utan ramen mellan halspulsådern och lock artär.
- Starta anastomos med 10-0 sutur enkel full tjocklek tolkas.
- Rum först två vistelse suturer cirka 120 grader isär på fartygets omkrets sedan mellan plats 2-3 stygn.
- Släpp klämman. Om det finns gör blod sipprar liknande suturen på webbplatsen sipprar.
- Leta efter venös tillbaka flödet från venae comitantes.
- Utföra anastomos som beskrivs i steg 4.1 till 4,7 för inre halsvenen och venae comitantes (figur 1 d).
- Använd en spruta nål storlek 18 till prick huden för att garantera lock lönsamhet genom att se en droppe blod.
- Stäng luftrör fönster och sutur med muskel fascia av SEAP flaxa med 3-0 sutur.
- Exteriorize och suturera huden paddel av SEAP viftar till livmoderhalscancer mittlinjen hud snittet (figur 2A).
- Stäng bukhuden snittet (figur 2B).
5. postoperativ vård
- Få gris tillbaka in i liggande läge.
- Stoppa isofluran och avvänja grisen från respiratorn.
- Låt grisen att återhämta sig i djurs bur och övervaka det noga för att säkerställa dess släta återhämtning från förfarandet.
- Leta efter klaffen på återuppbyggnad webbplats efter läkning (figur 2 c).
- Titta på webbplatsen givare i djuret efter läkning (figur 2D).
- Starta Ringer laktat uppgå till 150 mL/h tills fullständig återhämtning och administrera 0,3 mg buprenorfin för analgesi.
- Efter extubering, grisen noga övervaka tills den har återfått tillräcklig medvetande för att behålla position och andning och kan dricka spontant.
- Hålla efter operationen svinen i avskild plats från inga manövrerade djur.
- Starta intramuskulär amoxicillin-klavulanat (14 mg/kg) för 1 vecka.
- Starta intramuskulär meloxikam (0,2 mg/kg) för 1 vecka.
6. dödshjälp
- Starta anestesi för grisen genom att injicera propofol genom i.v. (5-10 mL) och underhålla den med isofluran 5 procent.
- Intubation grisen som beskrivs på steg (1.1, 1.2, 1.6-1.10).
- Framkalla hjärtstillestånd av intravenös injektion av 40 mmol KCl.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Vi utfört av på sex svin: cervikal hud defekt rekonstruktion på två grisar, luftrör återuppbyggnad på två grisar och gratis flik att testa vaskulär anastomos enhet i två grisar. Svinen övervakades under 3 månader och det fanns inga kliniska tecken på neurologiska underskott.
Tiden för ischemi var 50 min (intervall, 35-80 min); tiden minskade eftersom förfarandet upprepades. Genomsnittlig skördetid av sex svinen var 55 min. Det finns ingen sjuklighet hända på webbplatsen givare i vår modul. Den genomsnittliga BLOMSTJÄLK viftar var 10 cm, som liknar de flesta som i mänskliga huvud- och halscancer. Genomsnittlig artär diameter var 4,5 mm ganska större än mänskliga 2 mm och genomsnittlig ven diameter 5,84 mm också ganska större än mänskliga 2 mm även om det simulerar verkliga upplevelsen. Huden paddel storlek allt från 25 cm2 till 40 cm2 utan signifikant effekt i klaffen misslyckande (tabell 1).
Med övning förbättrades upprepade förtroende, skicklighet och tidpunkten för kirurgi. Tyvärr, målnummer 5 fick längre tid i avverkning och anastomos. Luckan i det här fallet avslutas med den totala förlusten plus diametern på artären var den minsta som representerar en av utmaningarna i rekonstruktionen kirurgi och det var en bra lektion för att döma BLOMSTJÄLK markeringen med stor inverkan i vår kirurg framgång i verkliga li del
| Djur | Syfte gratis lock | Skördetid (min.) | Ischemitid (min.) | Flap resultat | Givare webbplats sjuklighet | BLOMSTJÄLK längd (cm) | Mottagaren webbplats | Artär diameter (mm) | Ven diameter (mm) | Huden paddel storlek lock (cm2) |
| 1 | Cervikal hud defekt rekonstruktion | 45 | 55 | Överlevde | Ingen | 10 | Hals | 4 | 6.5 | 32 |
| 2 | Cervikal hud defekt rekonstruktion | 50 | 50 | Överlevde | Ingen | 10 | Hals | 6 | 5 | 25 |
| Menar | 47,5 | 52,5 | 10 | 5 | 5,75 | 28,5 | ||||
| 3 | Trakeal defekt rekonstruktion | 55 | 40 | Överlevde | Ingen | 9 | Hals | 5 | 7 | 35 |
| 4 | Trakeal defekt rekonstruktion | 62 | 45 | Överlevde | Seroma | 15 | Hals | 4 | 6 | 40 |
| Menar | 58,5 | 42,5 | 12 | 4.5 | 6.5 | 37,5 | ||||
| 5 | Test av enhet för vaskulära anastomos | 70 | 80 | Total förlust | EJ TILLÄMPLIGT | 8 | Hals | 3.5 | 5 | 28 |
| 6 | Test av enhet för vaskulära anastomos | 49 | 35 | Överlevde | Seroma | 8 | Hals | 4 | 5 | 32 |
| 54.625 | 50 | 50.8333 | 10,25 | 10,25 | 4.5 | 5.84375 | 32,25 | 32 |
Tabell 1. Svin återuppbyggnad Flap modell mätning
Figur 1. En svin modell SEAP flaxa skörd och huvud och hals återuppbyggnad. (A) den övre delen av buken flapdrawing för den överlägsen epigastrisk artären perforator (SEAP). (B) SEAP intramuskulär dissektion. (C) lock innehöll huden, subkutan vävnad, muskler med fascia och överlägsen epigastrisk artären med venae comitantes. (D) halspulsådern och inre halsvenen post anastomos. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2. En svin modell efter operation och 3 månader senare. (A) hud paddel av SEAP viftar efter exteriorized och sys till livmoderhalscancer mittlinjen hud snittet. (B) bukhuden snittet efter stängning. (C) hals återuppbyggnad webbplats 3 månader senare. (D) buk givare webbplatsen efter 3 månader. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Betydande sjuklighet och defekter kan uppstå i huvud och hals malignitet patienter under kirurgisk behandling. Mikrovaskulära fria vävnad överföring blivit avgörande för återuppbyggnad i de flesta fall. Lönsamheten för luckan är en kritisk fråga, som kräver stabilt, exakt hantering av BLOMSTJÄLK, taktil känsla, visuospatial förmåga och utmärkta operativa flöde från kirurgen8. För att utveckla dessa färdigheter, behöver en omfattande praxis med en utbildning modell3,4,5,6,7,8,9.
Flera studier har diskuterat metoder för att lära sig dessa kunskaper, däribland vaskulär anastomos, som har varit i fokus i de flesta studier och för som en 'mikrovaskulära praxis kort' utvecklades; råttor har använts för detta ändamål och 9 kycklingar6,7 . Mänskliga kadaver har också använts för många utbildningar och för att uppskatta kliniska status; t.ex. användes reperfused mänskliga kadaver7 i en studie med bra resultat. Till vår kunskap finns det ingen publicerad studie som använder en SEAP eller DIEP lock svin modell för huvud och hals defekter, utom vår studie på luftrör defekter som modelleras respiratoriska slemhinnan och funktion. Forskargruppen i Frankrike5 används DIEP klaffen, den transverse musculocutaneous gracilis flap och överlägsna gluteala artär perforator klaffen för bröstrekonstruktion. För att bygga på vår tidigare studie, använde vi samma klaffen för livmoderhalscancer huden fel för att testa förfarandet för vaskulära anastomos och luftrör defekter.
BLOMSTJÄLK diametern och längden i svin modellen är liknande dem hos människor, och övergripande biologiska likheten är tillräcklig för att efterlikna kliniska fältförhållanden hos människor. Denna övning bör förbättra timing och färdigheter krävs för att utföra den känsliga skörd och dissektion i BLOMSTJÄLK och ordentlig anastomos3,4,5,6,7, 8,9. Tyvärr var DIEP klaffen, som vanligtvis används hos människor, inte tillämplig på denna modell på grund av dess liten kaliber. Vi ansåg inte att detta en viktig fråga eftersom vårt mål var att utveckla färdigheter och att återskapa realistiska fysiologiska förhållanden med verkliga och omedelbara feedback. Den gemensamma halspulsådern och inre halsvenen används ibland för mikrovaskulära anastomos i människor, särskilt den inre halsvenen, som kan användas för side-to-end eller end-to-end anastomos. Även om den gemensamma halspulsådern inte används ofta, kan den externa halspulsådern användas i fall när andra grenar är skadade.
Vår svin modell är ett levande djur som, trots vissa anatomiska skillnader, kan tillförlitligt ungefärliga kliniska tillstånd i en faktisk kirurgiskt ingrepp till en lägre kostnad än en mänsklig cadaver, och ger riktig feedback för mikrovaskulära återuppbyggnad, avverkning och anastomos utförs på samma plats. Modellen kan dessutom bidra till att utveckla fingerfärdighet, visuospatial förmåga, och domen krävs för dessa förfaranden.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har något att avslöja.
Acknowledgments
Detta arbete var finansieras och stöds av grundläggande vetenskap forskningsprogrammet genom den nationella Research Foundation i Korea (NRF) finansieras av ministeriet för vetenskap, IKT och framtida planering (2015R1C1A1A01051907). Detta arbete fick också stöd av grundläggande vetenskap forskningsprogrammet genom den nationella forskning stiftelsen av Korea (NRF) finansieras av ministeriet för vetenskap, IKT & framtida planering (NRF-2016M3A9E9941746).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Pigs XP Bio, Seoul, South Korea | |||
| Surgical Hair Removal shaver | 3M | ||
| 22 gage catheter | B.BRAUN | ||
| syring with needle size 18 | Jung Rim Medical | ||
| Intramuscular alfaxan | Careside | 10ml/VAL | |
| Intramuscularxylazine | Bayer | ||
| Intramuscular azaperone | Sigma-aldrich | 34223 | |
| Intramuscular atropine | Daewon | 0.5mg/A | |
| Intramuscular cefazolin | Yuhan | 1g | |
| intravenous Ketorolac | Hana Pharm | 30mg | |
| Swine ansthesia mask | DRE | 1392 | |
| endotracheal cuff tube 6.5 mm | SMITH medical | 100/150/065 | |
| ansthesia Machine | Dräger | PRIMUS IE | |
| 2% lidocaine topical solution | Taejoon | ||
| vet ointment | Pfizer | terramycin  |
|
| eye cover patch | Innomed | S-universal010S | |
| betadine solution 1%. | Korea Pharma | ||
| gauze 4*4 | First Medical | 22*30CM 320S | |
| blade No. 23 | Paragon | 23 | |
| lahey retractor | V.Mueller | SU3960 | |
| kelly tissue scissors | SOLCO | 05-1990 | |
| blade No. 11 | Paragon | 11 | |
| surgical marking pen | Aspen Surgical | Regular #2750 | |
| allis | V.Mueller | SU4055 | |
| tie suture | Covidein | non-needle | |
| 3.5× surgical loupe | zeiss | eyemag smart | |
| double clamp without frame | V.Mueller | CH7155 | |
| microscissors | AESCULAP | FD038R | |
| Ringer's lactate | Daehan | 500ml/1bag | |
| amoxicillin–clavulanate | Ilsung | 0.6g/V | |
| Meloxicam | Samil | 7.5mg | |
| propofol | Dong Kook | 120mg/V | |
| intravenous KCl solution | Daehan | 20ml/50P | |
| mosquito curved | SOLCO | 013-0111 | |
| mosquito straight | SOLCO | 05-1050 | |
| ethilone 10-0 suture | ethicone | 10/0W1756 | |
| Vicryl 3-0. | ethicone | 3/0W9890 | |
| buprenorphine | Hanlim | 0.3mg |
References
- Chen, C. L., Zenga, J., Roland, L. T., Pipkorn, P. Complications of double free flap and free flap combined with locoregional flap in head and neck reconstruction: A systematic review. Head & Neck journal of the Science and Specialties of the Head and Neck. 40 (3), 632-646 (2018).
- Smith, R. K., Wykes, J., Martin, D. T., Niles, N. Perforator variability in the anterolateral thigh free flap: a systematic review. Surgical and Radiologic Anatomy. 39 (7), 779-789 (2017).
- Bauer, F., Koerdt, S., Hölzle, F., Mitchell, D. A., Wolff, K. D. Eight free flaps in 24 hours: a training concept for postgraduate teaching of how to raise microvascular free flaps. British Journal of Oral and Maxillofacial. 54 (1), 35-39 (2016).
- Schoeff, S., Hernandez, B., Robinson, D. J., Jameson, M. J., Shonka, D. C. Jr Microvascular Anastomosis Simulation Using a Chicken Thigh Model: Interval Versus Massed Training. The Laryngoscope. 127 (11), 2490-2494 (2017).
- Bodin, F., Diana, M., Koutsomanis, A., Robert, E., Marescaux, J., Bruant-Rodier, C. Porcine model for free-flap breast reconstruction training. Plastic and Reconstructive Surgery Journal. 68 (10), 1402-1409 (2015).
- Rodriguez, J. R., Yañez, R., Cifuentes, I., Varas, J., Dagnino, B. Microsurgery Workout: A Novel Simulation Training Curriculum Based on Nonliving Models. Plastic and Reconstructive Surgery Journal. 138 (4), 739e-747e (2016).
- Carey, J. N., et al. Simulation of plastic surgery and microvascular procedures using perfused fresh human cadavers. Plastic and Reconstructive Surgery journal. 67 (2), e42-e48 (2014).
- Chan, W., Niranjan, N., Ramakrishnan, V. Structured assessment of microsurgery skills in the clinical setting. Plastic and Reconstructive Surgery Journal. 63 (8), 1329-1334 (2010).
- Matsumura, N. A newly designed training tool for microvascular anastomosis techniques: Microvascular Practice Card. Surgical Neurology Journal. 71 (5), 616-620 (2010).
- Kim, W. S., et al. Tracheal reconstruction with a free vascularized myofascial flap: preclinical investigation in a porcine model to human clinical application. Scientific Reports. 7 (1), 10022 (2017).
