Summary
Denne protokollen beskriver trinnene for opprettelse av en kaninmodell med to elastase-fordøyde aneurismer med forskjellig hemodynamikk (stubbe og bifurkasjonskonstellasjon). Dette tillater testing av nye endovaskulære enheter i aneurysmer med forskjellig angioarkitektur og hemodynamiske forhold i et enkelt dyr.
Abstract
Prekliniske dyremodeller med hemodynamiske, morfologiske og histologiske egenskaper nær humane intrakranielle aneurismer spiller en nøkkelrolle i forståelsen av de patofysiologiske prosessene og utvikling og testing av nye terapeutiske strategier. Denne studien tar sikte på å beskrive en ny kaninaneurismemodell som gjør det mulig å lage to elastase-fordøyde sakkulære aneurismer med forskjellige hemodynamiske forhold i samme dyr.
Fem kvinnelige New Zealand hvite kaniner med en gjennomsnittlig vekt på 4,0 (± 0,3) kg og gjennomsnittsalder på 25 (±5) uker gjennomgikk mikrokirurgisk stubbe og bifurkasjonsaneurismeopprettelse. En aneurisme (stubbe) ble opprettet ved høyre vanlig halspulsåren (CCA) eksponering ved opprinnelsen ved brakiocephalic stammen. En midlertidig klips ble påført ved CCA-opprinnelsen og en annen, 2 cm over. Dette segmentet ble behandlet med en lokal injeksjon på 100 E elastase i 20 minutter. En annen aneurisme (bifurkasjon) ble opprettet ved å sy en elastasebehandlet arteriell pose inn i ende-til-side anastomosen av høyre CCA til venstre CCA. Patency ble kontrollert av fluorescensangiografi umiddelbart etter opprettelsen.
Gjennomsnittlig operasjonsvarighet var 221 min. Opprettelsen av to aneurysmer i samme dyr var vellykket i alle kaniner uten komplikasjon. Alle aneurismer ble patentert umiddelbart etter operasjonen bortsett fra en bifurkasjonsaneurisme, som viste en ekstrem vevsreaksjon på grunn av elastaseinkubasjon og umiddelbar intraluminal trombose. Ingen dødelighet ble observert under kirurgi og opptil en måneds oppfølging. Morbiditet var begrenset til et forbigående vestibulært syndrom (én kanin), som ble spontant restituert i løpet av ett døgn.
Demonstrert her for første gang er muligheten for å skape en to-aneurisme kaninmodell med stubbe og bifurcation hemodynamiske egenskaper og svært degenererte veggforhold. Denne modellen tillater studier av det naturlige kurset og potensielle behandlingsstrategier på grunnlag av aneurismebiologi under forskjellige strømningsforhold.
Introduction
Intrakraniell aneurisme er en alvorlig tilstand med en dødelighet etter brudd som når 50% og langvarig funksjonshemming hos 10-20% av pasientene1. Det siste tiåret har sett en rask utvikling av endovaskulære behandlingsalternativer, men samtidig også en økende grad av tilbakefall med opptil 33% av aneurysm rekanalisering etter coiling 2,3. For bedre å forstå patofysiologien som ligger til grunn for aneurisme okklusjon og rekanalisering, samt for utvikling og testing av nye endovaskulære enheter, er det for tiden behov for pålitelige prekliniske modeller hvis hemodynamiske, morfologiske og histologiske egenskaper etterligner de av humane intrakranielle aneurismer 4,5,6 . Per i dag er det ingen definert modell som standard for preklinisk utprøving, og et stort utvalg av arter og teknikker er tilgjengelig for forskere 7,8.
Kaninen er imidlertid en art av spesiell interesse på grunn av størrelsen og hemodynamiske likheter mellom nakkearteriene og de menneskelige hjerneskipene, samt dens lignende koagulasjons- og trombolyseprofiler. Flere modeller med elastase-fordøyd sakkulære aneurismer på de vanlige halspulsårene (CCA) har vist kvalitative og kvantitative likheter med humane intrakranielle aneurismer når det gjelder strømningsforhold, geometriske egenskaper og veggegenskaper 9,10,11,12. Denne studien tar sikte på å beskrive en teknikk for å lage en ny kaninaneurismemodell med både stubbe- og bifurkasjonselastase-fordøyde aneurismer i samme dyr. De kirurgiske teknikkene er inspirert av Hoh et al.13 og Wanderer et al.14 med små modifikasjoner for å gi god standardisering og reproduserbarhet og for å sikre lav dødelighet og sykelighet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
MERK: Forsøket ble godkjent av den lokale komiteen for dyrepleie i Canton Bern, Sveits (søknadsnummer BE108/16), og all dyrepleie og prosedyrer ble utført i samsvar med institusjonelle retningslinjer og 3R-prinsipper15,16. Data rapporteres i henhold til ARRIVE-retningslinjene. Peri-operativ ledelse ble utført av en styresertifisert veterinærbedøvelse. For studien ble kvinnelige newzealandske hvite kaniner, med en gjennomsnittlig vekt på 4,0 (± 0,3) kg og gjennomsnittsalder på 25 (±5) uker, plassert ved en romtemperatur på 22-24 ° C med en 12-timers lys / mørk syklus med fri tilgang til vann, pellets og høy.
1. Pre-kirurgisk fase og anestesi
- Utfør en klinisk undersøkelse som anbefalt av Association of veterinary Anesthetists og European and American College of Veterinary Anesthesia and analgesia for å bekrefte at kaninene er sunne ved å veie hvert dyr, evaluere slimhinnen, dokumentere kapillær påfyllingstid og pulskvalitet, og utføre en lunge- og hjerte-auskultasjon samt en abdominal palpasjon.
- Basert på det kliniske funnet, tilskriver en American Society of Anesthesiologists (ASA) klassifisering til hver kanin17. Utfør kun kirurgi på dyr med ASA I-score.
- Barber begge ytre ører, og bruk prilokain-lidokainkrem på ørearterier og vener. Oppnå dyp sedasjon med en kombinasjon av ketamin 20 mg/kg, deksmedetomidin 0,1 mg/kg og metadon 0,3 mg/kg injisert subkutant subkutan. La dyrene være uforstyrret i 15 min. Gi ekstra oksygenering (3 l/min) gjennom en løsnet ansiktsmaske, og overvåk med pulsoksymeter.
- Plasser en 22 G kanyle i venstre ørearterie samt i en auricular vene. Indusere narkose med propofol 1-2 mg/kg intravenøst (IV) inntil effekt (tap av svelgerefleks). Fortsett med endo-trakeal intubasjon via et silikonrør (3 mm indre diameter).
- Barber pannen for å plassere pediatriske elektroencefalografiske (EEG) sensorer. Barber operasjonsfeltet og injiser ropivakainhydroklorid 0,75 % intradermalt.
- Plasser kaninen på operasjonsbordet i dorsal recumbency, installer full overvåking og koble endo-trakealrøret til et pediatrisk sirkelsystem med lav motstand. Oppretthold anestesi ved administrering av isofluran i oksygen, med sikte på en maksimal endetid (Et) konsentrasjon på 1,3 %.
- Gi en kontinuerlig infusjon av ringerlaktat 5 ml / kg / time gjennom venøs tilgang. Sikre klinisk og instrumentell overvåking frem til ekstubasjon ved hjelp av pulsoksymetri, doppler og invasivt blodtrykk, 3-bly elektrokardiogram, EEG, rektal temperatur og inhalerte og utåndede gasser.
- Desinfiser det kirurgiske feltet med povidonjod fra manubrium sterni til kjevevinkler, og bruk den sterile draperingen. Under operasjonen, gi analgesi med lidokain (konstant infusjon (CRI) på 50 μg / kg / min) og fentanyl (CRI på 3-10 μg / kg / t). Utfør spontan eller assistert ventilasjon. Tillat permissiv hyperkapnia.
- Utfør minst en arteriell blodgassanalyse under operasjonen. Ved hypotensjon (gjennomsnittlig arterielt trykk under 60 mmHg), behandle det med noradrenalin, titrert til effekt. Bruk en varmepute eller et varmeluftoppvarmingssystem for å forhindre hypotermi (mål: rektal temperatur 37,5-38,5 °C).
MERK: Når det invasive arterielle blodtrykket måles ved venstre ørearterie, vil klippingen av venstre CCA stoppe blodstrømmen og undertrykke kurven. Blodtrykket må deretter måles med Doppler-teknikk til karet åpnes igjen.
2. Kirurgi
- Nærme seg
- Lag et median hudinnsnitt fra hyoidbenet til et punkt 1,5 cm kaudalt til manubrium sterni med en skalpell. Forbered det subkutane og fettvevet fra medialt snitt mens du utfører grundig hemostase.
- Frigjør sternocephalicus-muskelen fra bindevevet, og påfør lidokain topisk (2-4 mg/kg, foretrekker lidokain 1 %) for å unngå myoklonus. Utsett riktig CCA medialt av sternocephalicus muskelen og hold den våt med våte vattpinner.
- Forbered nå de laterale og proksimale delene av sternocephalicus-muskelen og trekk den medialt med en fartøysløyfe for å eksponere CCA. Identifiser den eksterne jugulære venen og beskytt den med en våt mikropinne.
- Disseker bindevevet forsiktig langs proksimal CCA til bifurkasjonen av brakiocephalic stammen for å eksponere arterien. I nærvær av små grener som kommer fra arterien, koagulerer dem med cauterizer.
MERK: Pass på å unngå nerveskader.
- Stubbeaneurisme opprettelse og vevshøsting for bifurkasjonsaneurisme
- Før du klipper riktig CCA, må du måle antikoagulasjonstiden (ACT) og gi natriumheparin (80 EI / kg) systemisk via ørevenen (utført av anestesiteamet) for å unngå tromboemboliske hendelser.
- Påfør nå 2 midlertidige klips: den første ved opprinnelsen til CCA og den andre 2 cm distal fra den (figur 1A). Plasser en gummipute under karet og skyll med papaverin HCL (40 mg / ml; 1: 1 oppløst i 0,9% saltvann) for vasodilatasjon.
- Fjern adventitia forsiktig ved hjelp av mikroscissors. Utfør en arteriotomi under distale klips med 22 G IV-kateter, og sett kateteret kaudalt opp til proksimalklippet (figur 1A,B).
- Skyll segmentet intraluminalt med heparinisert NaCl (500 U/100 ml i 0,9% saltvann) til det ikke er synlig blod, og fest til slutt kateteret med en ligatur (4-0). Nå, gjennom kateteret, injiser 0,1-0,2 ml elastase (100 IE tidligere oppløst i 5 ml Tris-Buffer) i arteriesegmentet og inkuber i 20 minutter (figur 1B).
- Start med disseksjonen på venstre side for å eksponere venstre CCA (se pkt. 2.3). Etter 20 minutters inkubasjonstid med elastase, fjern elastaseoppløsningen og bytt sprøyten for å skylle arteriesegmentet ca. 10 ganger med 0,9% NaCl.
- Påfør 2 ligaturer (6-0): den første 5 mm distal av proksimal klips og den andre bare proksimalt, under arteriotomi (figur 1C). Skjær karet ~3 mm over den første ligaturen og en gang til mellom den andre ligaturen og den distale klipsen. Oppbevar dette autologe transplantatet i en heparinisert oppløsning (500 U/100 ml i 0,9 % saltvann) til bifurkasjonsaneurismen er opprettet (figur 1D). Til slutt åpner du forsiktig det første proksimale klippet, og måler aneurismen (lengde, bredde og dybde).
- Bifurcation aneurisme opprettelse
- Forbered venstre side ved å dissekere sternocephalicus muskelen medialt for å eksponere ~ 2 cm av venstre CCA. Påfør lidokain lokalt på muskelen for å unngå myoklonus.
- Underlag halspulsåren med en gasbindkule og en liten vattpinne med et stykke hanske. Påfør litt papaverin. HCl lokalt (40 mg/ml; 1:1 oppløst i 0,9 % saltvann). Fortsett å jobbe under mikroskopisk visning: klargjør aneurismeposen og fjern adventitiaen. Mål aneurysmposen (lengde, bredde, dybde).
- Skyll den åpne delen av høyre CCA med heparinisert NaCl, og bytt om nødvendig klipsen for å ha ~ 1 cm for å tillate frie manipulasjoner for suturen. Fjern adventitiaen forsiktig, og gjør et ~ 2 mm langsgående snitt lateralt i stubben til høyre CCA.
- Påfør nå to midlertidige klipp på venstre CCA for å avgrense et segment på ~ 1 cm og fjern adventitia i mellom. Utfør en arteiotomi med en 23 G nål. Skyll segmentet med heparinisert NaCl (500 U/100 ml i 0,9 % saltvann). Forstørr arteiotomien ved hjelp av mikrosakser til ~4-5 mm for å tillate suturering av høyre CCA og aneurismeposen (figur 1E). Skyll karene under hele sutureringsprosedyren og beskytt dem med våte mikrobytter.
- Utfør anastomosen med 9-0 ikke-resorberbar sutur.
- Sutur den proksimale bakveggen til høyre carotis stump med 5 masker, starter ved den proksimale kanten av arteriotomien på venstre CCA. Deretter suturerer du baksiden av aneurismeposen med 4-5 masker, og starter ved den distale kanten av arteiotomien på venstre CCA.
- Fortsett med den distale baksiden på nivået av fiskemunninnsnittet for å suturere med den vertikale baksiden av aneurismetransplantatet med 3 masker. Sutur forsiden av fiskemunninnsnittet med 3 masker, start oppover og beveg deg nedover.
- Avslutt med den fremre suturen mellom venstre CCA og forsiden av aneurismetransplantatet og høyre CCA med ~ 6 masker. Før du fullfører anastomosen, skyll karene med heparinisert 0,9% saltoppløsning intraluminalt.
- Før du fjerner klemmen, må du måle antikoagulasjonstiden (ACT) en gang til, og administrere en tilpasset dose heparin systemisk (mål: 2-3 ganger baseline ACT).
- Fjern klippet på høyre CCA mens du legger litt press på anastomosen med mikropinner for hemostase. Fortsett deretter med å fjerne det distale klippet fra venstre CCA. Hvis det ikke er noen større blødning, fortsett med å ta ut det proksimale klippet på venstre CCA, for å tillate blodstrøm. Hvis det er noen blødninger fra anastomosen, bruk litt trykk med gasbindkulen og vattpinnen; vent et par minutter. Hvis det vedvarer, bytt ut klippene og utfør re-masker.
MERK: Et blodtap på mer enn 20-30 ml kan true gjenopprettingsfasen.
- Patency kontroll og dokumentasjon
- Etter å ha åpnet alle fartøyene, dokumenter resultatene fotografisk og mål dem (figur 1F og figur 2A, B).
- Bekreft restaureringen av strømmen i distal CCA gjennom den invasive arterielle blodtrykkskurven (målt ved ørearterien, en direkte gren av den eksterne karoten), som også skal gå tilbake til normal.
- Utfør fluorescensangiografi ved å administrere 1 ml fluorescein IV, ved hjelp av 2 båndpassfiltre, et videokamera og en sykkellys. Se tidligere publikasjoner for beskrivelse av hele prosedyren18,19.
- Nedleggelse
- Readapt fettputen på anastomosen og sutur den med en 4-0 resorberbar sutur. Til slutt sutur subcutis og hud med enkle masker ved hjelp av 4-0 resorberbar sutur.
3. Postkirurgisk fase
- Ved slutten av operasjonen, seponer isofluran og systemisk analgesi uten tilbakevending for å opprettholde den smertestillende effekten. Sørg for at kontrollen av svelgerefleksen er tilbake før du utfører trakeal ekstubering.
- Administrer meloksikam 0,5 mg/kg i.v. for å sikre analgesi, acetylsalisylsyre (ASS) 10 mg/kg i.v. for å forhindre umiddelbare trombotiske hendelser, vitamin B12 100 μg subkutant og klamoksyl 20 mg/kg i.v. som antibiotikaprofylakse.
- Gi supplerende oksygenering og oppvarming til kaninen spontant gjenvinner sternal recumbency. Utfør redningsanalgesi med metadon hvis det observeres tegn på smerte. Utfør postoperativ oppfølging og pleie 4 ganger daglig de første 3 preoperative dagene, i henhold til retningslinjene for vurdering og behandling av smerter hos gnagere og kaniner23,24.
- Sørg for postoperativ analgesi med fentanylplaster (12 μg/t) påført ytterøret, meloksikam 1x/SC i 3 dager og metadon som redningsbehandling, samt et resultatark for smertevurdering (tilleggsfil).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Opprettelsen av en stubbe og en bifurkasjonsaneurisme var vellykket i alle 5 New Zealand hvite kaniner uten intraoperative komplikasjoner. Ingen dødelighet ble observert under kirurgi eller i oppfølgingsperioden på 24 ± 2 dager. En kanin opplevde postoperative komplikasjoner med et vestibulært syndrom og en blindhet på høyre side. Dyret gjenopprettet helt og spontant etter 24 timer. Denne komplikasjonen forstyrret ikke sine normale aktiviteter (frie bevegelser, vann- og matinntak, interaksjoner med andre dyr) og krevde ingen spesifikk behandling. Det var ingen spontan aneurismeruptur.
Gjennomsnittlig operasjonsvarighet var 221 min (mellom 190 og 255 min). Alle aneurismer ble påvist umiddelbart etter operasjon, med unntak av én bifurkasjonsaneurisme som viste ekstrem vevsreaksjon på grunn av elastaseinkubasjon og umiddelbar trombose. Ved oppfølging ble aneurisme bekreftet med magnetresonansangiografi (figur 3) og makroskopisk undersøkelse etter vevsekstraksjon (figur 4). Med unntak av bifurkasjonsaneurismen som allerede var trombosert under operasjonen, var alle aneurismer fortsatt åpne ved oppfølgingsendepunktet. Dette resulterte i en patency rate på 90% (9 av 10).
Makroskopisk inspeksjon og måling av aneurismer etter prøvetaking viser en vekst av alle aneurismer med en gjennomsnittlig størrelse på 5,4 mm x 2,4 mm x 2,3 mm ± 1 mm x 0,6 mm x 0,3 mm ved opprettelse og 4,5 mm x 3,1 mm x 2,5 mm ± 1,5 mm x 0,9 mm x 0 mm ved høsting for stubben aneurisme; og 3,4 mm x 2 mm x 2,1 mm ± 0,6 mm x 1 mm x 0,4 mm ved opprettelse og 3,8 mm x 2,8 mm x 2,6 mm ± 1,2 mm x 0,3 mm x 0,6 mm ved høsting for bifurkasjonsaneurismene. Interessant nok vokste bifurkasjonsaneurismer mer enn stubbaneurismer med et gjennomsnittlig volum på 14,4 mm 3 ± 3,5 mm 3 ved opprettelse og 28,6 mm 3 ± 16,4 mm 3 ved ekstraksjon (forhold 1,9) mot et volum ved opprettelse på 30,8 mm 3 ± 15 mm 3 og 34,9 mm 3 ± 24,1 mm 3 ved ekstraksjon (forhold 1,1) for stubbeversjonen.
Figur 1: Trinn i operasjonen. (A) Påføring av de 2 midlertidige klipsene til høyre CCA: den første ved opprinnelsen fra brakiocephalic stammen og den andre ~ 2 cm distal for den første. Stjernen indikerer lokalisering av arteiotomi med et 22 G intravenøst kateter (IV-kateter). (B) Etter innsetting og fiksering av IV-kateteret med en 4-0 ligatur, skyll segmentet med heparinisert NaCl (500 U / 100 ml 0,9% saltvann), og injiser 0,1-0,2 ml elastase (100 U tidligere oppløst i 5 ml TRIS buffer). Inkuber i 20 minutter (C) Påfør 2 ikke-resorberbare ligaturer (6-0): den første 5 mm distal for proksimalklemmen og den andre bare proksimalt under arteriotomien. (D) Skjær karet ~3 mm over ligaturene for å lage stubbeaneurismen og det autologe transplantatet for bifurkasjonsaneurismen. (E) Anastomose av høyre CCA og autologt transplantat på venstre CCA for å skape bifurkasjonsaneurisme. (F) Sluttresultat med stubbeaneurisme på høyre side og bifurkasjonsaneurisme på venstre side. Forkortelser: CCA = vanlig halspulsåren; IV = intravenøs. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 2: Intraoperativ fotodokumentasjon av resultatene. Den gule stiplede linjen representerer midtlinjen med indikasjon for kraniale og kaudale retninger. (A) Utsikt over stubbeaneurismen på høyre side av nakken. SCEM trekkes medialt tilbake ved hjelp av en fartøysløyfe (i blått). (B) Utsikt over bifurkasjonsaneurismen på venstre side av nakken. Forkortelser: SCEM = Sternocephalicus muskel; SA = Stump aneurisme; JV = jugular vene; rCCA: høyre vanlig halspulsåren; lCCA= venstre arteria carotis communis; tr = luftrør; * = Tilbakevendende eller larynxgren; BA = Bifurkasjon aneurisme. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 3: Magnetisk resonansangiografi ved oppfølging. Bilder fra tredimensjonale TOF-sekvenser anskaffet med en 3 Tesla MR, fokusert på nakkearteriene. (A) Stumpaneurisme (gul pil) på høyre arteria subclavia. (B) Bifurkasjonsaneurisme (gul pil) på bifurkasjonen skapt ved å anastomosere høyre CCA på venstre side. Forkortelser: TOF = time-of-Flight; MR = magnetisk resonansavbildning; CCA = arteria carotis communis. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 4: Makroskopisk fotodokumentasjon etter vevsekstraksjon. Store spor (2 divisjoner) på klipsen indikerer 1 mm og mindre spor i mellom (en divisjon) indikerer 0,5 mm. (A) Stump aneurisme på brakiocephalic trunk og høyre subclavian arterie. (B) Bifurkasjonsaneurisme på bifurkasjonen skapt ved å anastomosere høyre CCA på den venstre. Forkortelser: SA = Stump aneurisme; BCT = brakiocephalic trunk; rSC = høyre arteria subclavia; BA = bifurkasjon aneurisme; CCA = vanlig halspulsåren; rCCA = høyre CCA; lCCA = venstre CCA. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 5: Histologiske funn av stubbe- og bifurkasjonsaneurismer. Prøve farget med hematoxylin-eosin (2 ganger forstørrelse). (A) Mikroskopisk oversikt over stubbeaneurisme (a) med brakiocephalic trunk (b) og høyre subclavian arterie (c). (*) indikerer retningen på blodstrømmen. (B) Mikroskopisk oversikt over en bifurkasjonsaneurisme (a) med proksimal venstre CCA (b), distal venstre CCA (c) og distal høyre CCA (d). (*) indikerer retningen på blodstrømmen. I innsatsene i (A) og (B) representerer I) tunica intima i aneurismeveggen, II) tunikamediet og III) tunica externa (20 ganger forstørrelse). Forkortelser: CCA = arteria carotis communis. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Tilleggsfil. Vennligst klikk her for å laste ned denne filen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Den vanligste teknikken for aneurysmopprettelse innebærer opprettelse av en stubbe aneurisme ved opprinnelsen til riktig CCA, enten gjennom en åpen eller en endovaskulær metode. Modellen har blitt validert til å være en stabil ikke-voksende aneurisme som forblir åpen med tiden20,21. Den andre mulige teknikken innebærer mikrokirurgisk opprettelse av en arteriell bifurkasjonsaneurisme ved å anastomosere høyre CCA på venstre og sy en aneurismepose på bifurkasjonen 14,22,23. Selv om begge metodene har vist egnethet for testing av endovaskulære enheter og studier av patofysiologi, er aneurismemorfologiene og dermed de hemodynamiske kreftene og strømningsegenskapene som er involvert, vesentlig forskjellige. Gitt at eksisterende modeller tillater opprettelse av bare en aneurismetype per dyr, er det for tiden vanskelig å sammenligne det naturlige løpet av aneurysmer fra bifurkasjonstypen med de fra stubbetypen.
Faktisk kan fysiologiske forskjeller mellom dyr (som blodtrykk eller eksakt kollageninnhold i karveggen) ikke alltid kontrolleres fullt ut i en eksperimentell setting og kan påvirke aneurismebiologien og det naturlige kurset. Denne studien demonstrerer muligheten for å lage en kaninmodell med både stubbe og bifurkasjon hemodynamiske og degenererte veggforhold i samme dyr (eller i et enkelt dyr). Denne teknikken ga reproduserbare aneurismer med lav morbiditet og mortalitet og høy patensrate (90%). Den største ulempen ved denne metoden forblir den samme som for opprettelsen av den klassiske stubben eller bifurkasjonsmodellene selv - behovet for sofistikert laboratorieutstyr og spesifikke mikrokirurgiske ferdigheter.
Spesielt to trinn ble identifisert for å være kritiske under denne operasjonen: den første er disseksjon og eksponering av riktig CCA til opprinnelsen ved brakiocephalic stammen. Følgende vitale strukturer kan være spesielt utsatt under denne tilnærmingen: luftrøret, jugularvenen og larynxnerven. Siden luftrørsmanipulering kan svekke respirasjonen, sikrer den forrige intubasjonen luftveiene. Videre er operasjonen lang og i nærheten av vitale strukturer, full overvåking er nyttig for raskt å gjenkjenne eventuelle fysiologiske avvik. Kirurgen bør også være oppmerksom på å unngå direkte trykk eller ekstrem trekkraft på luftrøret selv. Jugularvenen går rett ved siden av karoten og er i visse tilfeller tilhenger av den. Ekstrem forsiktighet er nødvendig for å unngå lesjon. Vi anbefaler å beskytte venen og holde den våt ved bruk av en våt vattpinne.
Til slutt har tidligere studier allerede beskrevet viktigheten av å bevare larynxnervene. Enhver lesjon på disse nervene vil postoperativt føre til utseendet på en stridor med påfølgende nedsatt pust og høy sannsynlighet for dyrets død. For å forhindre iatrogen lesjon av nerver, bør CCA disseksjon unngå trekkraft av vev som runder arterien. Vi anbefaler bruk av saks for å kutte de vedheftende vevene i stedet for å distrahere dem. Nervene må også identifiseres så snart som mulig etter tilbaketrekning av muskulaturen for å holde dem under visuell kontroll under operasjonen. Det andre kritiske trinnet er etableringen av en spenningsløs mikroanastomose med elastase-fordøyd aneurisme. Denne aneurismen presenterer en høy degenerasjon av veggstrukturen, som hindrer manipulering av vevet. Det krever gode mikrokirurgiske ferdigheter, og en læringskurve er å forvente.
Videre anbefaler vi å velge kaniner som veier minst 4,0 kg (gjennomsnittsalder på 25 (±5) uker) for å garantere riktig størrelse på nakkekarene. I den klassiske enkeltstubbe-aneurismemodellen var den viktigste rapporterte komplikasjonen i litteraturen trakeal nekrose etter påføring av elastase på grunn av trakeoøsofageale arterier som oppsto fra høyre CCA. Flere modifikasjoner av teknikkene er allerede foreslått for å unngå problemet 13,24,25,26. Denne tilnærmingen gjør det enkelt å identifisere disse grenene og deres koagulering før elastasepåføring for å unngå utstrømning av elastaseoppløsningen og lignende komplikasjoner.
Antikoagulasjonsregimet som påføres under operasjonen består av heparinapplikasjon før den første klipppåføringen til høyre CCA og før du fjerner klippet, samt gjenoppretter sirkulasjonen til venstre CCA. Dette kan effektivt forhindre trombusdannelse på grunn av midlertidig strømningsavbrudd og manipulering av fartøy. I tillegg gis en unik dose aspirin (10 mg / kg IV) umiddelbart etter operasjonens slutt for å forhindre trombusdannelse på grunn av den trombogene effekten av suturmateriale og elatase. Denne protokollen gjør det mulig å kontrollere trombogene hendelser og sikre aneurisme patency uten å øke blødningskomplikasjoner.
Stubbemodellen er den vanligste sakkulære aneurismkaninmodellen og har allerede blitt brukt flere ganger for translasjonelle studier av endovaskulære terapier. Bifurkasjonsmodellen er også godt beskrevet i litteraturen og egnet for studier av aneurismepatofysiologi og testing av nye terapeutiske strategier. Begge modellene viser imidlertid forskjellige morfologier, noe som indikerer forskjellige hemodynamiske egenskaper. Det er kjent at aneurismer fortrinnsvis vises ved bifurkasjon og at veksten er avhengig av veggskjærspenning27,28. Tidligere publikasjoner viste også høyere spontan trombose i kirurgisk opprettede sidevegganeurismer sammenlignet med bifurkasjon29 og høyere okklusjonsrate av stubbeaneurisme etter strømningsavledning sammenlignet med andre mer komplekse modeller8; sammenligningen var imidlertid alltid mellom to forskjellige dyr.
I denne studien ble standard aneurismer med en diameter på 2-4 mm opprettet, som tidligere beskrevet 14,22,29,30,31,32,33,34,35,36. Vi tok sikte på å skape en stubbe aneurisme med en lignende størrelse som bifurkasjonsaneurismer for sammenligning. Dermed er dagens volum noe mindre som er rapportert 5,8,10,11,13,21. Begge aneurismer viste imidlertid en tendens til å vokse ved 1 måneds oppfølging. Dermed kan en lengre oppfølgingsperiode indusere aneurismedannelse med større volumer, noe som vil tillate bedre langsiktig sammenligning med aneurysmer hos mennesker. I tillegg viser disse histologiske funnene, basert på hematoksylin-eosinfarging, en cellulær aneurismevegg og tilstedeværelsen av glatte muskelceller i et lineært eller uorganisert mønster, samt en desorganisering av de elastiske fibrene (figur 5). Disse resultatene korrelerer med nåværende funn som viser histologiske likheter mellom kaninelastase-induserte aneurismer og intrakranielle aneurismer hos mennesker 11,32,37,38,39,40,41.
Resultatene viser den tekniske muligheten for å skape både stubbe- og bifurkasjonsaneurismer ved hjelp av samme kirurgiske tilnærming. Begrensningen av denne studien er den lille prøvestørrelsen, som ikke tillater statistisk analyse eller en reell sammenligning av de histologiske forskjellene mellom stubbe og bifurkasjonsaneurismer. Likevel gir denne modellen muligheten til å undersøke forskjellene mellom både aneurismer når det gjelder vekst, brudd, spontan okklusjon og histologiske endringer i fremtidige eksperimenter med økte prøvestørrelser og forskjellig oppfølgingstid, for nøyaktig å bestemme fordelene og egenskapene til begge typer aneurismer. I tillegg tillater denne nye kirurgiske modellen bruk av endovaskulære enheter i to forskjellige konfigurasjoner og strømningsforhold i ett dyr, samt under en unik prosedyre. Dette reduserer antall dyr som trengs og øker potensielt effektiviteten av prekliniske studier.
For å konkludere, beskriver denne studien en reproduserbar metode for å skape 2 aneurismer med forskjellige strømningsforhold og svært degenererte vegger i ett enkelt dyr. Den foreslåtte modellen muliggjør en direkte sammenligning av det naturlige kurset og effektene av endovaskulære terapier av sakkulære aneurysmer med hensyn til hemodynamikkens rolle . Til slutt gir det en effektiv modell som bidrar til reduksjon av dyr som brukes og totale eksperimentelle kostnader.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne oppgir ingen interessekonflikt.
Acknowledgments
Forfatterne takker prof Hans Rudolf Widmer, Dr Luca Remonda og Prof Javier Fandino for deres vitenskapelige støtte og tekniske bidrag til dette arbeidet. En spesiell takk til Olgica Beslac for hennes råd under prosedyrene og Kay Nettelbeck for hans hjelp. Videre takker vi Daniela Casoni DVM, PhD og med. veterinær. Luisana Garcia, PD Dr Alessandra Bergadano, og Dr Carlotta Detotto for deres dedikerte veterinærstøtte.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 4-0 resorbable suture | Ethicon Inc., USA | VCP292ZH | |
| 4-0 resorbable suture | Ethicon Inc., USA | VCP304H | |
| 6-0 non absorbable suture | B. Braun, Germany | C0766070 | |
| 9-0 non absorbable suture | B. Braun, Germany | G1111140 | |
| Adrenaline | Amino AG | 1445419 | any generic |
| Amiodarone | Helvepharm AG | 5078567 | any generic |
| Anesthesia machine | Dräger | any other | |
| Aspirin | Sanofi-Aventis (Suisse) SA | 622693 | any generic |
| Atropine | Labatec Pharma SA | 6577083 | any generic |
| Bandpass filter blue | Thorlabs | FD1B | any other |
| Bandpass filter green | Thorlabs | FGV9 | any other |
| Biemer vessel clip (2x) | B. Braun Medical AG, Aesculap, Switzerland | FD560R | any other |
| Bipolar forceps | any other | ||
| Bispectral index (neonatal) | any other | ||
| Blood pressure cuff (neonatal) | any other | ||
| Bycilces spotlight | any other | ||
| Clamoxyl | GlaxoSmithKline AG | 758808 | any generic |
| Dexmedetomidine | Ever Pharma | 136740-1 | any generic |
| Elastase | Sigma Aldrich | E7885 | |
| Electrocardiogram electrodes | |||
| Ephedrine | Amino AG | 1435734 | |
| Esmolol | OrPha Swiss GmbH | 3284044 | |
| Fentanyl (intravenous use) | Janssen-Cilag AG | 98683 | |
| Fentanyl (transdermal) | Mepha Pharma AG | 4008286 | |
| Fluoresceine | Curatis AG | 5030376 | |
| Fragmin | Pfizer PFE Switzerland GmbH | 1906725 | |
| Heating pad or heating forced-air warming system | |||
| Isotonic sodium chloride solution (0.9%) | Fresenius KABI | 336769 | |
| Ketamine | Pfizer PFE Switzerland GmbH | 342261 | |
| lid retractor | Approach | ||
| Lidocaine | Streuli Pharma AG | 747466 | |
| Longuettes | |||
| Metacam | Boehringer Ingelheim | P7626406 | Medication |
| Methadone | Streuli Pharma AG | 1084546 | Sedaton |
| Micro-forceps curved | Ulrich Swiss, Switzerland | U52-015-15 | |
| Micro-forceps straight 2x | Ulrich Swiss, Switzerland | U52-010-15 | |
| Microscissors | Ulrich Swiss , Switzerland | U52-327-15 | |
| Midazolam | Accord Healthcare AG | 7752484 | |
| Needle 23 G | arteriotomy | ||
| Needle holder | |||
| O2-Face mask | |||
| Operation microscope | Wild Heerbrugg | ||
| Papaverin | Bichsel | topical application | |
| Povidone iodine | Mundipharma Medical Company | any generic | |
| Prilocaine-lidocaine creme | Emla | ||
| Propofol | B. Braun Medical AG, Switzerland | General anesthesia | |
| Pulse oxymeter | |||
| Rectal temperature probe (neonatal) | |||
| Ringer Lactate | Bioren Sintetica SA | Infusion | |
| Ropivacain | Aspen Pharma Schweiz GmbH | 1882249 | Local anesthesia |
| Scalpell | Swann-Morton | 210 | |
| Small animal shaver | |||
| Soft tissue forceps | |||
| Soft tissue spreader | |||
| Stainless steel sponge bowls | |||
| Sterile micro swabs | |||
| Stethoscope | |||
| Surgery drape | |||
| Surgical scissors | |||
| Syringes 1 mL, 2 mL, and 5 mL | |||
| Tris-Buffer | Sigma Aldrich | 93302 | Elastase solution |
| Vascular clip applicator | B. Braun, Germany | FT495T | |
| Vein and arterial catheter 22 G | |||
| vessel loop | Approach | ||
| video camera or smartphone | |||
| Vitarubin | Streuli Pharma AG | 6847559 | |
| Yasargil titan standard clip (2x) | B. Braun Medical AG, Aesculap, Switzerland | FT242T |
References
- Grasso, G., Alafaci, C., Macdonald, R. L. Management of aneurysmal subarachnoid hemorrhage: State of the art and future perspectives. Surgical Neurology International. 8, 11 (2017).
- Raymond, J., et al. Long-term angiographic recurrences after selective endovascular treatment of aneurysms with detachable coils. Stroke. 34 (6), 1398-1403 (2003).
- Marbacher, S., Niemela, M., Hernesniemi, J., Frosen, J. Recurrence of endovascularly and microsurgically treated intracranial aneurysms-review of the putative role of aneurysm wall biology. Neurosurgical Review. 42 (1), 49-58 (2019).
- Thompson, J. W., et al. In vivo cerebral aneurysm models. Neurosurgical Focus. 47 (1), 20 (2019).
- Bouzeghrane, F., et al. In vivo experimental intracranial aneurysm models: a systematic review. American Journal of Neuroradiology. 31 (3), 418-423 (2010).
- Strange, F., Gruter, B. E., Fandino, J., Marbacher, S. Preclinical intracranial aneurysm models: a systematic review. Brain Sciences. 10 (3), 134 (2020).
- Marbacher, S., Strange, F., Frosen, J., Fandino, J. Preclinical extracranial aneurysm models for the study and treatment of brain aneurysms: A systematic review. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 40 (5), 922-938 (2020).
- Fahed, R., et al. Testing flow diversion in animal models: a systematic review. Neuroradiology. 58 (4), 375-382 (2016).
- Zeng, Z., et al. Hemodynamics and anatomy of elastase-induced rabbit aneurysm models: similarity to human cerebral aneurysms. American Journal of Neuroradiology. 32 (3), 595-601 (2011).
- Ding, Y. H., et al. Long-term patency of elastase-induced aneurysm model in rabbits. American Journal of Neuroradiology. 27 (1), 139-141 (2006).
- Short, J. G., et al. Elastase-induced saccular aneurysms in rabbits: comparison of geometric features with those of human aneurysms. American Journal of Neuroradiology. 22 (10), 1833-1837 (2001).
- Andereggen, L., et al. Three-dimensional visualization of aneurysm wall calcification by cerebral angiography: Technical case report. Journal of Clinical Neuroscience. 73, 290-293 (2020).
- Hoh, B. L., Rabinov, J. D., Pryor, J. C., Ogilvy, C. S. A modified technique for using elastase to create saccular aneurysms in animals that histologically and hemodynamically resemble aneurysms in human. Acta Neurochirurgica. 146 (7), 705-711 (2004).
- Wanderer, S., et al. Arterial pouch microsurgical bifurcation aneurysm model in the rabbit. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (159), e61157 (2020).
- Percie du Sert, N., et al. Reporting animal research: Explanation and elaboration for the ARRIVE guidelines 2.0. PLoS Biology. 18 (7), 3000411 (2020).
- Prescott, M. J., Lidster, K. Improving quality of science through better animal welfare: the NC3Rs strategy. Lab Animal. 46 (4), 152-156 (2017).
- Portier, K., Ida, K. K. The ASA Physical Status Classification: What is the evidence for recommending its use in veterinary anesthesia?-A systematic review. Frontiers in Veterinary Science. 5, 204 (2018).
- Gruter, B. E., et al. Fluorescence video angiography for evaluation of dynamic perfusion status in an aneurysm preclinical experimental setting. Operative Neurosurgery. 17 (4), 432-438 (2019).
- Strange, F., et al. Fluorescence angiography for evaluation of aneurysm perfusion and parent artery patency in rat and rabbit aneurysm models. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (149), e59782 (2019).
- Altes, T. A., et al. 1999 ARRS Executive Council Award. Creation of saccular aneurysms in the rabbit: a model suitable for testing endovascular devices. American Journal of Roentgenology. 174 (2), 349-354 (2000).
- Brinjikji, W., Ding, Y. H., Kallmes, D. F., Kadirvel, R. From bench to bedside: utility of the rabbit elastase aneurysm model in preclinical studies of intracranial aneurysm treatment. Journal of NeuroInterventional Surgery. 8 (5), 521-525 (2016).
- Sherif, C., Marbacher, S., Erhardt, S., Fandino, J. Improved microsurgical creation of venous pouch arterial bifurcation aneurysms in rabbits. American Journal of Neuroradiology. 32 (1), 165-169 (2011).
- Bavinzski, G., et al. Experimental bifurcation aneurysm: a model for in vivo evaluation of endovascular techniques. Minimally Invasive Neurosurgery. 41 (3), 129-132 (1998).
- Lewis, D. A., et al. Morbidity and mortality associated with creation of elastase-induced saccular aneurysms in a rabbit model. American Journal of Neuroradiology. 30 (1), 91-94 (2009).
- Wang, K., et al. Neck injury is critical to elastase-induced aneurysm model. American Journal of Neuroradiology. 30 (9), 1685-1687 (2009).
- Cesar, L., et al. Neurological deficits associated with the elastase-induced aneurysm model in rabbits. Neurological Research. 31 (4), 414-419 (2009).
- Aoki, T., Nishimura, M. The development and the use of experimental animal models to study the underlying mechanisms of CA formation. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2011, 535921 (2011).
- Frosen, J., Cebral, J., Robertson, A. M., Aoki, T. Flow-induced, inflammation-mediated arterial wall remodeling in the formation and progression of intracranial aneurysms. Neurosurgical Focus. 47 (1), 21 (2019).
- Gruter, B. E., et al. Comparison of aneurysm patency and mural inflammation in an arterial rabbit sidewall and bifurcation aneurysm model under consideration of different wall conditions. Brain Sciences. 10 (4), 197 (2020).
- Marbacher, S., et al. The Helsinki rat microsurgical sidewall aneurysm model. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (92), e51071 (2014).
- Marbacher, S., et al. Complex bilobular, bisaccular, and broad-neck microsurgical aneurysm formation in the rabbit bifurcation model for the study of upcoming endovascular techniques. American Journal of Neuroradiology. 32 (4), 772-777 (2011).
- Marbacher, S., et al. Loss of mural cells leads to wall degeneration, aneurysm growth, and eventual rupture in a rat aneurysm model. Stroke. 45 (1), 248-254 (2014).
- Gruter, B. E., et al. Testing bioresorbable stent feasibility in a rat aneurysm model. Journal of Neurointerventional Surgery. 11 (10), 1050-1054 (2019).
- Nevzati, E., et al. Biodegradable magnesium stent treatment of saccular aneurysms in a rat model - Introduction of the surgical technique. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (128), e56359 (2017).
- Gruter, B. E., et al. Patterns of neointima formation after coil or stent treatment in a rat saccular sidewall aneurysm model. Stroke. 52 (3), 1043-1052 (2021).
- Wanderer, S., et al. Aspirin treatment prevents inflammation in experimental bifurcation aneurysms in New Zealand White rabbits. Journal of NeuroInterventional Surgery. , (2021).
- Lyu, Y., et al. An effective and simple way to establish eastase-induced middle carotid artery fusiform aneurysms in rabbits. Biomed Research International. 2020 (10), 1-12 (2020).
- Wang, S., et al. Rabbit aneurysm models mimic histologic wall types identified in human intracranial aneurysms. Journal of NeuroInterventional Surgery. 10 (4), 411-415 (2018).
- Kang, W., et al. A modified technique improved histology similarity to human intracranial aneurysm in rabbit aneurysm model. Neuroradiology Journal. 23 (5), 616-621 (2010).
- Frosen, J., et al. Remodeling of saccular cerebral artery aneurysm wall is associated with rupture: histological analysis of 24 unruptured and 42 ruptured cases. Stroke. 35 (10), 2287-2293 (2004).
- Frosen, J., et al. Growth factor receptor expression and remodeling of saccular cerebral artery aneurysm walls: implications for biological therapy preventing rupture. Neurosurgery. 58 (3), 534-541 (2006).
