Summary
Hier beschrijven we de techniek voor het microchirurgisch maken van gigantische bifurcatie-aneurysma's bij konijnen voor de evaluatie van endovasculaire apparaten.
Abstract
Gigantische aneurysma's zijn gevaarlijke laesies die endovasculaire behandeling vereisen, met een hoge mate van rekanalisatie en reruptuur van aneurysma's. Betrouwbare in-vivomodellen zijn zeldzaam, maar zijn nodig voor het testen van nieuwe endovasculaire hulpmiddelen. We demonstreren de technische aspecten van het maken van gigantische bifurcatie-aneurysma's bij Nieuw-Zeelandse witte konijnen (2,5-5,5 kg). Een 25-30 mm lang veneus zakje wordt uit de uitwendige halsader gehaald en microchirurgisch wordt een vertakking tussen beide halsslagaders gemaakt. Het zakje wordt in de vertakking gehecht om een gigantisch aneurysma na te bootsen. Dit protocol vat onze eerder gepubliceerde standaardtechniek voor veneuze pouch true arteriële bifurcatie-aneurysma's samen en benadrukt de essentiële modificatiestappen voor gigantische aneurysma's. Met behulp van deze aangepaste techniek waren we in staat om een diermodel te maken voor gigantische aneurysma's met een hoge vergelijkbaarheid met mensen wat betreft de hemodynamica en stollingssystemen. Bovendien werden lage morbiditeit en hoge doorgankelijkheid van aneurysma's bereikt. Het voorgestelde gigantische aneurysmamodel biedt een uitstekende mogelijkheid om nieuwe endovasculaire apparaten te testen.
Introduction
Endovasculaire embolisatie is een belangrijk alternatief geworden voor het knippen van aneurysma's voor de behandeling van gescheurde cerebrale aneurysma's1. Het belangrijkste nadeel van deze behandelingsstrategie is de hoge mate van rekanalisatie van het aneurysma met vertraagde aneurysmaruptuur2. Van grote en gigantische aneurysma's is aangetoond dat ze bijzonder vatbaar zijn voor deze complicaties. Daarom worden er voortdurend nieuwe endovasculaire apparaten ontwikkeld3. Modellen voor experimentele studies zijn essentieel voor het testen van deze apparaten 4,5.
Menselijke cerebrale aneurysma's zijn bestudeerd bij ratten, konijnen, hoektanden en varkens 6,7,8. Konijnenmodellen hebben echter de beste vergelijkbaarheid met mensen aangetoond met betrekking tot hemodynamica en het stollingssysteem 9,10,11,12. In het arteriële bifurcatiemodel van de veneuze buidel bij konijnen wordt een veneuze buidel gehecht in een microchirurgisch gecreëerde echte bifurcatie van beide gemeenschappelijke halsslagaders (CCA) om een aneurysma na te bootsen13. Een echt bifurcatiemodel voor gigantische aneurysma's bij konijnen was tot voor kort echter niet beschikbaar. De eerste resultaten met behulp van computationele vloeistofdynamica en biomechanische tests werden in 2016 door onze groep gepubliceerd14.
Aangezien gigantische aneurysma's uitdagende laesies vormen voor behandeling bij mensen en een betrouwbaar diermodel cruciaal is voor hun onderzoek, presenteren we een beknopte samenvatting van de verbeterde technieken voor het maken van gigantische experimentele aneurysma's12,13. De voordelen van het gebruik van deze methode zijn (i) de minimale morbiditeit en hoge doorgankelijkheid van aneurysma's 14, hoge vergelijkbaarheid met mensen met betrekking tot hemodynamica en het stollingssysteem 9,10,11,12, en kosteneffectiviteit in vergelijking met hondenmethoden, (ii) het echte bifurcatieontwerp voor een gigantisch aneurysma13, (iii) de goede hemodynamische vergelijkbaarheid van de gecreëerde aneurysma's zoals aangetoond door computationele vloeistofdynamica 14, en iv) de hoge doorgankelijkheidspercentages op lange termijn15.
Protocol
De dierstudies zijn goedgekeurd door de Commissie Dierethiek van het instituut waar dit onderzoek is uitgevoerd. Voor dit diermodel werden Nieuw-Zeelandse witte konijnen (2,5-5,5 kg) gebruikt.
OPMERKING: Onze standaardtechniek voor het maken van de veneuze pouch echte arteriële bifurcatie-aneurysma's bij konijnen werd gepubliceerd in 2011 en een aanpassing voor gigantische aneurysma's werd gepubliceerd in 201612,13. We vatten deze technieken samen en belichten essentiële stappen voor de modificatie van gigantische aneurysma's.
1. Preoperatieve fase
- Dien ketamine (30 mg/kg) en xylazine (6 mg/kg) toe via perilumbale intramusculaire injectie voor algemene anesthesie. Intubeer vervolgens het konijn (buisdiameter: 4 mm, lengte: 18 mm; deze grootte kan variëren afhankelijk van de grootte van het dier) en ga verder met gasanesthesie (2% isofluraan). Bewaak de diepte van de anesthesie door elke 15 minuten een teenknijp en pas indien nodig aan.
- Scheer het gebied vanaf de hoek van de kaak tot aan de thorax met een tondeuse. Desinfecteer het operatiegebied met ten minste drie afwisselende rondes chloorhexidine- of povidon-jodiumscrub, gevolgd door alcohol. Drapeer de operatieplaats.
2. Chirurgische fase I
- Snijd de huid langs de middellijn in vanaf de hoek van de kaak tot aan de manubrium sterni met een scalpel. Voer stompe dissectie uit in de subcutis.
- Schakel over op de chirurgische microscoop. Ontleed een 2-3 cm lang takloos segment van de linker uitwendige halsader. Breng herhaaldelijk druppelsgewijs 4% papaverine aan op de bloedvaten om vasospasme te voorkomen en voeg optioneel druppelsgewijs 5 mg/ml neomycinesulfaat toe voor infectiebestrijding.
- Oogst het adersegment na proximale en distale ligatie met behulp van 6-0 niet-resorbeerbare hechtingen. Doe het adersegment in een gehepariniseerde zoutoplossing (1.000 IE heparine in 20 ml 0,9% zoutoplossing en 1 ml 4% papaverine HCl)13.
3. Chirurgische fase II
- Bereid beide CCA's voor door ze te ontleden vanaf de halsslagaderbifurcatie tot aan hun oorsprong. Let goed op de mediale arteriële takken, die de larynx-, tracheale en neurale structuren voeden.
- Dien 1.000 IE heparine intraveneus toe.
- Breng een temporele microchirurgische clip aan aan het distale uiteinde van de rechter CCA.
- Ligate en snijd de rechter CCA proximaal direct boven de brachiocephalische stam met behulp van polyfilament 6-0 niet-resorbeerbare hechtingen.
- Gebruik een steriel stuk rubber (bijv. van een handschoen) als onderlaag om de procedure te vergemakkelijken. Verwijder de adventitia op de anastomoseplaats van beide bloedvaten met een anatomische micropincet en een microschaar. Knip de anastomoseplaats van de linker CCA distaal en proximaalaf 13.
4. Chirurgische fase III
- Maak een arteriotomie bij de linker CCA volgens de grootte van de geplande anastomose met de rechter CCA en het veneuze zakje. Bepaal de lengte van de arteriotomie aan de hand van de diameter van de contralaterale halsslagader (ongeveer 2 mm) samen met de grootte van de geplande aneurysmahals.
LET OP: De maat is net zo flexibel als de mogelijke aneurysmamaten en nekmaten van dit universele aneurysmamodel. De minimale afmeting mag niet kleiner zijn dan 3 mm en mag maximaal ongeveer 15 mm zijn. - Reinig de plaats van het aneurysma met een gehepariniseerde zoutoplossing (ongeveer 5 ml). Gebruik vier tot vijf niet-resorbeerbare 10-0 monofilamenthechtingen en hecht de achterste omtrek van de rechter CCA-stomp met de eerder beschreven arteriotomie van de linker CCA.
- Snijd de stronk van de rechter CCA in de lengterichting af tot een lengte van 1-1,5 cm. Anastomoseer het achterste deel van de veneuze zak met de arteriotomie van de linker CCA met behulp van 10-0 hechtingen. Hecht vervolgens de achterkant van het veneuze zakje met de achterwand van de rechter CCA met drie tot vier hechtingen.
- Hecht de voorste anastomose in dezelfde volgorde.
- Laat de tijdelijke clip op de rechter CCA los. Meestal lekt de anastomose. Gebruik dit om lucht en bloedstolsels eruit te spoelen.
- Verzegel de anastomose met vet afkomstig van het onderhuidse weefsel van de chirurgische benadering en fibrinelijm.
- Sluit de fascia met 4-0 niet-resorbeerbare hechtingen. Voer de wondsluiting uit met behulp van 4-0 resorbeerbare hechtingen13.
5. Postoperatieve fase
- 10 mg/kg acetylsalicylzuur intraveneus toedienen.
- Bereik postoperatieve analgesie door een transdermale fentanylpleister (12,5. μg/uur) in het geschoren gebied gedurende 3 dagen13.
OPMERKING: Raadpleeg de dierenarts van de faciliteit over de juiste
analgesie opties. - Bereik postoperatieve antistolling door dagelijks subcutaan gedurende 2 weken 100 IE/kg laagmoleculaire heparine subcutaan toe te dienen.
Representative Results
In 2011 publiceerden we een verbeterde techniek voor het veneuze pouch arteriële bifurcatiemodel voor het maken van aneurysma's bij konijnen16. De gemiddelde lengte van het aneurysma was 7,9 mm en de gemiddelde nekbreedte was 4,1 mm. Door gebruik te maken van onderbroken hechting en agressieve antistolling konden we 0% mortaliteit en doorgankelijkheid bereiken in 14 van de 16 aneurysma's. Deze techniek werd vervolgens aangepast voor het maken van gigantische aneurysma's, en in 2016 werden computationele vloeistofdynamica en biomechanische tests uitgevoerd14. In deze studie werd ook de anesthologische behandeling gewijzigd van het gebruik van beademingsmaskers naar intubatie vanwege de beschikbaarheid van een ervaren dierenarts. Dit is een cruciale stap in onze ervaring, aangezien de intubatie van een konijn moeilijk kan zijn en kan leiden tot hoge preoperatieve sterftecijfers. Bovendien werd de postoperatieve antistolling met laagmoleculair heparine verlaagd van 250 IE/kg naar 100 IE/kg. Met dit regime waren we in staat om 0% mortaliteit en doorgankelijkheid te bereiken in 11 van de 12 aneurysma's. De lengte van het aneurysma was 21,5-25,6 mm, met nekbreedtes van 7,3-9,8 mm. Gedetailleerde resultaten van dit onderzoek zijn weergegeven in tabel 1. Bovendien werden deze aneurysma's gebruikt voor de evaluatie van endovasculaire apparaten. Een afbeelding van een door een stent geassisteerd geëmboliseerd gigantisch aneurysma na het ophalen van een aneurysma wordt weergegeven in figuur 1.
Figuur 1: Foto van een door een stent geassisteerd geëmboliseerd gigantisch aneurysma na het ophalen van een aneurysma. 1 linker CCA, oudervaten met stent; 2 rechter CCA, moedervaartuig; + geëmboliseerde aneurysmazak. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
| Aneurysma nr. | Doorgankelijkheid | Diameter van de moederslagader [mm] | Lengte [mm] | Nek breedte [mm] | Breedte koepel [mm] | Beeldverhouding [-] |
| 2 | Nee | -- | -- | -- | -- | -- |
| 1 | ja | 2.4 | 23.4 | 7.7 | 9.9 | 3 |
| 3 | ja | 2.2 | 25.1 | 8.7 | 10.3 | 2.9 |
| 4 | ja | 2.5 | 23.5 | 9.8 | 10.6 | 2.4 |
| 5 | ja | 2.8 | 24.8 | 8.6 | 9.8 | 2.9 |
| 6 | ja | 2.5 | 21.5 | 9.8 | 9.3 | 2.2 |
| 7 | ja | 2.2 | 24.2 | 7.9 | 10.5 | 3.1 |
| 8 | ja | 2.3 | 25.6 | 9.3 | 10.2 | 2.8 |
| 9 | ja | 2.4 | 22.1 | 7.3 | 10 | 3 |
| 10 | ja | 2.2 | 25.6 | 8.9 | 9.7 | 2.9 |
| 11 | ja | 2.3 | 23.4 | 9.7 | 11.1 | 2.4 |
Tabel 1: Aneurysmagegevens gegenereerd voor computationele vloeistofdynamica en biomechanische tests. De bijgewerkte en gedetailleerde resultaten van 11 aneurysma's die in 2016 zijn gemaakt, worden getoond. Deze tabel is aangepast ten opzichte van Sherif et al.14.
Discussion
Er zijn enkele cruciale stappen om de reproduceerbaarheid van het hierboven beschreven protocol te waarborgen. De nauwgezette verwijdering van het trombogene periadventitiale weefsel op de plaats van de anastomose is essentieel13. Men moet ervoor zorgen dat de anastomose spanningsloos is en zo min mogelijk hechtingen heeft. Voor gigantische aneurysma's is het belangrijk om te beginnen met de achterkant van de anastomose. Dit geeft een beter zicht en controle voor de meest uitdagende hechtingen in vergelijking met eerder voorgestelde procedures17,18,19.
In tegenstelling tot aneurysma's van normale grootte, is de belangrijkste factor voor het ophalen van het veneuze zakje de nauwgezette voorbereiding van een 2-3 cm lang adersegment. Het is van cruciaal belang om alle kleine zijtakken van de uitwendige halsader te ontleden om ze veilig te kunnen ligateren. Tijdens het hechten van de anastomosen moet direct contact met de bloedvaten worden vermeden door de uiteinden van de enkele hechtingen wat langer te laten. Alleen deze vrije hechtdraaduiteinden moeten met de tang worden vastgepakt om het aneurysmacomplex te verplaatsen. Dit technische detail helpt bij het gebruik van een no-touch-techniek met de bloedvaten, wat een algemeen principe is bij vasculaire microchirurgie. Een andere uitdaging, in vergelijking met aneurysma's van normale grootte, is het verminderde zicht aan de achterkant van het aneurysmacomplex van het vat, veroorzaakt door de gigantische aneurysmazak. Dit kan leiden tot verhoogde technische problemen aan de achterkant van de anastomose. Na voltooiing van de anastomose is een langere spoeltijd nodig vanwege de hogere kans op trombusvorming in de gigantische aneurysmazak. Men moet zich bewust zijn van lekkages, aangezien deze zeer vaak voorkomen. Als ze niet zijn afgedicht met het vetkussentje, moeten extra hechtingen worden uitgevoerd.
Een beperking is het gebruik van een extracranieel aneurysma als model voor intracraniële pathologie. Bovendien zijn hoge microchirurgische eisen en goed uitgeruste laboratoria nodig voor de succesvolle implementatie van dit protocol. Konijnen zijn ook gevoelige dieren en een goede huisvesting van dieren is cruciaal voor de overlevingskansen.
Het gepresenteerde model biedt verschillende voordelen ten opzichte van de huidige veelgebruikte modellen. Het meest wijdverbreide huidige model voor cerebrale aneurysma's is het elastasemodel. Voor dit model is echter nooit biomechanisch onderzoek gedaan naar de eigenschappen van de aneurysmawand. Daarom is de biomechanische vergelijkbaarheid van dit model met menselijke omstandigheden onduidelijk. Integendeel, deze biomechanische tests zijn beschikbaar voor ons voorgestelde model, waaruit blijkt dat ze goed vergelijkbaar zijn met menselijke omstandigheden14. Een ander belangrijk voordeel van dit voorgestelde model ten opzichte van het elastasemodel is de echte bifurcationele hemodynamica18. Dit model wordt gemaakt in een echte kunstmatig gecreëerde bifurcatie, terwijl de door elastase verteerde aneurysmazak wordt gevormd aan de doodlopende kant van de CCA, die min of meer een zijwandgeometrie nabootst.
Tot op heden waren er bijna geen andere gigantische aneurysmamodellen beschikbaar. Deze modellen zijn echter hard nodig voor de evaluatie van nieuwe endovasculaire hulpmiddelen. Bij het doornemen van de literatuur is slechts één hondenmodel voor gigantische bifurcatie-aneurysma's beschreven20. De hemodynamica van honden en het stollingssysteem vertoonden echter significante verschillen in vergelijking met mensen, terwijl het konijnenmodel zijn superioriteit heeft aangetoond met betrekking tot de vergelijkbaarheid met mensen14.
Nieuw ontwikkelde endovasculaire apparaten voor de behandeling van aneurysma's worden vaak getest in konijnenmodellen. Ons eerder gepubliceerde model voor bifurcatie-aneurysma's van veneuze zakjes is gebruikt voor de CE- en FDA-goedkeuring van dergelijke apparaten 3,18. Een betrouwbaar en vergelijkbaar diermodel voor reuzenaneurysma's bij konijnen was echter tot voor kort niet beschikbaar. Bij mensen hebben gigantische aneurysma's de hoogste percentages rekanalisatie en vertraagde ruptuur na endovasculaire behandeling. Daarom zijn er dringend nieuwe endovasculaire apparaten nodig en heeft de industrie de behoefte aan een gigantisch aneurysma-konijnenmodel naar voren gebracht. Een andere toepassing is de evaluatie van de aneurysmawand met behulp van high-field magnetic resonance imaging, die tot doel heeft potentiële risicofactoren voor breuk te identificeren, zoals de diameter van de aneurysmawand of contrastverbeteringsgedrag22. Bovendien zijn langetermijnstudies nodig om de doorgankelijkheid van dit aneurysmamodel in de loop van de tijd te evalueren, evenals studies die het aneurysmagedrag aantonen met flowdiverter-stents en intrasacculaire flow-diverters.
Disclosures
De auteurs hebben geen relevante financiële of niet-financiële belangen om bekend te maken.
Acknowledgments
We zijn professor Heber Ferraz Leite, de directeur van zoveel internationale microchirurgische workshops over de hele wereld, dankbaar voor zijn ruimdenkende en waardevolle onderwijscultuur.
We erkennen de steun van het Open Access Publishing Fund van de Karl Landsteiner University of Health Sciences, Krems, Oostenrijk. Deze studie werd gefinancierd door een subsidie van het Wetenschappelijk Fonds van de burgemeester van Wenen. De kosten van deze publicatie werden gefinancierd door het Open Access Publishing Fund van de Karl Landsteiner University of Health Sciences, Krems, Oostenrijk. De financiers speelden geen rol bij het ontwerp van het onderzoek, het verzamelen, analyseren en interpreteren van de gegevens en het schrijven van het manuscript.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 0.9% Saline | Any genericon | ||
| 4% Papaverin HCl | Any genericon | ||
| Ethilon 10-0 monofil non resorbable sutures | Ethicon Inc | 2814 | Taper point needle |
| Evicel Bioglue | Ethicon Biosurgery Inc. | 3901 | |
| Fentanyl dermal patch 12.5 μg/h | Any genericon | ||
| Heparin | Any genericon | ||
| Ketamin 50 mg/mL | Any genericon | ||
| Neomycin sulfate 5 mg/mL | Any genericon | ||
| Vicryl 4-0 polyfilament restorable sutures | Ethicon Inc | J386H | |
| Xylazine 20 mg/mL | Any genericon |
References
- Molyneux, A. J., et al. International subarachnoid aneurysm trial (ISAT) of neurosurgical clipping versus endovascular coiling in 2143 patients with ruptured intracranial aneurysms: A randomised comparison of effects on survival, dependency, seizures, rebleeding, subgroups, and aneurysm occlusion. Lancet. 366 (9488), 809-817 (2005).
- Algra, A. M., et al. Procedural clinical complications, case-fatality risks, and risk factors inendovascular and neurosurgical treatment of unruptured intracranial aneurysms: A systematic review and meta-analysis. JAMA Neurology. 76 (3), 282-293 (2019).
- Laurent, D., et al. The evolution of endovascular therapy for intracranial aneurysms: Historical perspective and next frontiers. Neuroscience Insights. 17, (2022).
- Böcher-Schwarz, H. G., et al. Histological findings in coil-packed experimental aneurysms 3 months after embolization. Neurosurgery. 50 (2), 375-379 (2002).
- Sherif, C., Plenk, H. J., Grossschmidt, K., Kanz, F., Bavinzski, G. Computer-assisted quantification of occlusion and coil densities on angiographic and histological images of experimental aneurysms. Neurosurgery. 58 (3), 559-566 (2006).
- Massoud, T. F., Guglielmi, G., Ji, C., Viñuela, F., Duckwiler, G. R. Experimental saccular aneurysms. I. Review of surgically-constructed models and their laboratory applications. Neuroradiology. 36 (7), 537-546 (1994).
- Anidjar, S., et al.
- Wakhloo, A. K., Schellhammer, F., de Vries, J., Haberstroh, J., Schumacher, M. Self-expanding and balloon-expandable stents in the treatment of carotid aneurysms: An experimental study in a canine model. AJNR. American Journal of Neuroradiology. 15 (3), 493-502 (1994).
- Dai, D., et al. Histopathologic and immunohistochemical comparison of human, rabbit, and swine aneurysms embolized with platinum coils. American Journal of Neuroradiology. 26 (10), 2560-2568 (2005).
- Shin, Y. S., et al. Creation of four experimental aneurysms with different hemodynamics in one dog. American Journal of Neuroradiology. 26 (7), 1764-1767 (2005).
- Abruzzo, T., et al. Histologic and morphologic comparison of experimental aneurysms with human intracranial aneurysms. AJNR. American Journal of Neuroradiology. 19 (7), 1309-1314 (1998).
- Sherif, C., Plenk, H. J. Quantitative angiographic and histopathologic evaluation of experimental aneurysms. American Journal of Neuroradiology. 32 (2), 33 (2011).
- Sherif, C., et al. Microsurgical venous pouch arterial-bifurcation aneurysms in the rabbit model: Technical aspects. Journal of Visualized Experiments. (51), e2718 (2011).
- Sherif, C., et al. Very large and giant microsurgical bifurcation aneurysms in rabbits: Proof of feasibility and comparability using computational fluid dynamics and biomechanical testing. Journal of Neuroscience Methods. 268, 7-13 (2016).
- Marbacher, S., et al. Long-term patency of complex bilobular, bisaccular, and broad-neck aneurysms in the rabbit microsurgical venous pouch bifurcation model. Neurological Research. 34 (6), 538-546 (2012).
- 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).
- Spetzger, U., et al. Microsurgically produced bifurcation aneurysms in a rabbit model for endovascular coil embolization. Journal of Neurosurgery. 85 (3), 488-495 (1996).
- Bavinzski, G., et al. Experimental bifurcation aneurysm: A model for in vivo evaluation of endovascular techniques. Minimally invasive neurosurgery. 41 (3), 129-132 (1998).
- Forrest, M. D., O'Reilly, G. V. Production of experimental aneurysms at a surgically created arterial bifurcation. American Journal of Neuroradiology. 10 (2), 400-402 (1989).
- Ysuda, R., Strother, C. M., Aagaard-Kienitz, B., Pulfer, K., Consigny, D. A large and giant bifurcation aneurysm model in canines: proof of feasibility. American Journal of Neuroradiology. 33 (3), 507-512 (2012).
- 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).
- Sherif, C., Marbacher, S., Fandino, J. Computerized angiographic evaluation of coil density and occlusion rate in embolized cerebral aneurysms. Acta Neurochirurgica. 153 (2), 343-344 (2011).
