Summary
In questo articolo descriviamo la tecnica per la creazione microchirurgica di aneurismi di biforcazione gigante nei conigli per la valutazione di dispositivi endovascolari.
Abstract
Gli aneurismi giganti sono lesioni pericolose che richiedono un trattamento endovascolare, con alti tassi di ricanalizzazione e rottura dell'aneurisma. I modelli in vivo affidabili sono rari, ma sono necessari per testare nuovi dispositivi endovascolari. Dimostriamo gli aspetti tecnici della creazione di aneurismi di biforcazione gigante in conigli bianchi neozelandesi (2,5-5,5 kg). Una sacca venosa lunga 25-30 mm viene prelevata dalla vena giugulare esterna e viene creata microchirurgicamente una biforcazione tra le due arterie carotidi. La sacca viene suturata nella biforcazione per imitare un aneurisma gigante. Questo protocollo riassume la nostra tecnica standard precedentemente pubblicata per gli aneurismi di biforcazione arteriosa vera della sacca venosa ed evidenzia i suoi passaggi di modifica essenziali per gli aneurismi giganti. Utilizzando questa tecnica modificata, siamo stati in grado di creare un modello animale per aneurismi giganti con un'elevata comparabilità con gli esseri umani per quanto riguarda l'emodinamica e i sistemi di coagulazione. Inoltre, sono stati raggiunti bassi tassi di morbilità e di pervietà dell'aneurisma. Il modello di aneurisma gigante proposto offre un'eccellente possibilità per testare nuovi dispositivi endovascolari.
Introduction
L'embolizzazione endovascolare è diventata un'importante alternativa al clipping dell'aneurisma per il trattamento degli aneurismi cerebrali rotti1. Il principale svantaggio di questa strategia di trattamento è l'alto tasso di ricanalizzazione dell'aneurisma con rottura ritardata dell'aneurisma2. È stato dimostrato che gli aneurismi grandi e giganti sono particolarmente inclini a queste complicanze. Pertanto, vengono costantemente sviluppati nuovi dispositivi endovascolari3. I modelli per gli studi sperimentali sono essenziali per testare questi dispositivi 4,5.
Gli aneurismi cerebrali umani sono stati studiati in ratti, conigli, cani e suini 6,7,8. Tuttavia, i modelli di coniglio hanno mostrato la migliore comparabilità con l'uomo per quanto riguarda l'emodinamica e il sistema di coagulazione 9,10,11,12. Nel modello di biforcazione arteriosa della sacca venosa nei conigli, una sacca venosa viene suturata in una vera biforcazione creata microchirurgicamente di entrambe le arterie carotidi comuni (CCA) per imitare un aneurisma13. Tuttavia, un vero modello di biforcazione per gli aneurismi giganti nei conigli non era disponibile fino a poco tempo fa. I primi risultati ottenuti utilizzando la fluidodinamica computazionale e i test biomeccanici sono stati pubblicati dal nostro gruppo nel 201614.
Poiché gli aneurismi giganti rappresentano lesioni difficili per il trattamento nell'uomo e un modello animale affidabile è fondamentale per la loro ricerca, presentiamo un riassunto condensato delle tecniche migliorate per la creazione di aneurismi sperimentali giganti12,13. I vantaggi dell'utilizzo di questo metodo sono (i) la morbilità minima e gli alti tassi di pervietà dell'aneurisma 14, l'elevata comparabilità con l'uomo per quanto riguarda l'emodinamica e il sistema di coagulazione 9,10,11,12 e l'economicità rispetto ai metodi canini, (ii) il vero disegno di biforcazione per un aneurisma gigante 13, (iii) la buona comparabilità emodinamica degli aneurismi creati mostrata dalla fluidodinamica computazionale 14e iv) gli elevati tassi di pervietà a lungo termine15.
Protocol
Gli studi sugli animali sono stati approvati dall'Institute Animal Ethics Committee dell'istituto in cui è stato condotto questo studio. Per questo modello animale sono stati utilizzati conigli bianchi neozelandesi (2,5-5,5 kg).
NOTA: La nostra tecnica standard per la creazione degli aneurismi di biforcazione arteriosa vera della sacca venosa nei conigli è stata pubblicata nel 2011 e un adattamento per gli aneurismi giganti è stato pubblicato nel 201612,13. Riassumiamo queste tecniche ed evidenziamo i passaggi essenziali per la modifica degli aneurismi giganti.
1. Fase preoperatoria
- Somministrare ketamina (30 mg/kg) e xilazina (6 mg/kg) tramite iniezione intramuscolare perilumbare per anestesia generale. Quindi, intubare il coniglio (diametro del tubo: 4 mm, lunghezza: 18 mm; questa dimensione può variare a seconda della taglia dell'animale) e continuare con l'anestesia gassosa (isoflurano al 2%). Monitorare la profondità dell'anestesia pizzicando un dito del piede ogni 15 minuti e regolare se necessario.
- Radere l'area dall'angolo della mascella fino al torace usando un tagliacapelli. Disinfettare l'area chirurgica utilizzando almeno tre cicli alternati di clorexidina o scrub iodopovidone seguiti da alcol. Drappeggiare il sito chirurgico.
2. Fase chirurgica I
- Incidere la pelle lungo la linea mediana dall'angolo della mandibola fino al manubrium sterni usando un bisturi. Eseguire una dissezione smussata nel sottocute.
- Passa al microscopio operatorio. Sezionare un segmento senza rami lungo 2-3 cm della vena giugulare esterna sinistra. Applicare ripetutamente il 4% di papaverina goccia a goccia sui vasi per prevenire il vasospasmo e, facoltativamente, aggiungere 5 mg/mL di neomicina solfato goccia a goccia per il controllo delle infezioni.
- Prelevare il segmento venoso dopo la legatura prossimale e distale utilizzando suture 6-0 non riassorbibili. Immergere il segmento venoso in una soluzione salina eparinizzata (1.000 UI di eparina in 20 mL di soluzione fisiologica allo 0,9% e 1 mL di papaverina HCl al 4%)13.
3. Fase chirurgica II
- Preparare entrambi i CCA sezionandoli dalla biforcazione carotidea fino alla loro origine. Osserva attentamente i rami arteriosi mediali, che alimentano le strutture laringee, tracheali e neurali.
- Somministrare 1.000 UI di eparina per via endovenosa.
- Applicare una clip microchirurgica temporale all'estremità distale del CCA destro.
- Legare e tagliare il CCA destro prossimalmente direttamente sopra il tronco brachiocefalico utilizzando suture non riassorbibili in polifilamento 6-0.
- Utilizzare un pezzo di gomma sterile (ad es. di un guanto) come sottofondo per facilitare la procedura. Rimuovere l'avventizia nel sito di anastomosi di entrambi i vasi con micro-pinze anatomiche e micro-forbici. Tagliare il sito di anastomosi del CCA sinistro distalmente e prossimalmente13.
4. Fase chirurgica III
- Eseguire un'arteriotomia al CCA sinistro in base alle dimensioni dell'anastomosi pianificata con il CCA destro e la sacca venosa. Determinare la lunghezza dell'arteriotomia in base al diametro dell'arteria carotide controlaterale (circa 2 mm) insieme alle dimensioni del collo dell'aneurisma pianificato.
NOTA: La dimensione è flessibile come le possibili dimensioni dell'aneurisma e le dimensioni del collo di questo modello di aneurisma universale. La dimensione minima non deve essere inferiore a 3 mm e può arrivare fino ad un massimo di circa 15 mm. - Pulire il sito dell'aneurisma con soluzione fisiologica eparinizzata (circa 5 ml). Utilizzando da quattro a cinque suture monofilamento 10-0 non riassorbibili e suturando la circonferenza posteriore del moncone CCA destro con l'arteriotomia del CCA sinistro descritta in precedenza.
- Tagliare longitudinalmente il moncone del CCA destro per una lunghezza di 1-1,5 cm. Anastomosi la parte posteriore della sacca venosa con l'arteriotomia del CCA sinistro utilizzando 10-0 punti di sutura. Quindi, suturare il lato posteriore della sacca venosa con la parete posteriore del CCA destro con tre o quattro punti di sutura.
- Suturare l'anastomosi anteriore nella stessa sequenza.
- Rilasciare la clip temporale sul CCA destro. Di solito, l'anastomosi perde. Usalo per lavare via l'aria e i coaguli di sangue.
- Sigillare l'anastomosi con grasso derivato dal tessuto sottocutaneo dell'approccio chirurgico e colla di fibrina.
- Chiudere la fascia utilizzando punti di sutura 4-0 non riassorbibili. Eseguire la chiusura della ferita utilizzando punti di sutura riassorbibili 4-013.
5. Fase postoperatoria
- Somministrare 10 mg/kg di acido acetilsalicilico per via endovenosa.
- Ottenere l'analgesia postoperatoria con un cerotto transdermico a base di fentanil (12,5 μg/h) nella regione rasata per 3 giorni13.
NOTA: Consultare il veterinario della struttura per informazioni
opzioni di analgesia. - Ottenere l'anticoagulazione postoperatoria somministrando 100 UI/kg di eparina a basso peso molecolare al giorno per via sottocutanea per 2 settimane.
Representative Results
Nel 2011 abbiamo pubblicato una tecnica migliorata per il modello di biforcazione arteriosa a sacca venosa per la creazione di aneurismi nei conigli16. La lunghezza media dell'aneurisma era di 7,9 mm e la larghezza media del collo era di 4,1 mm. Utilizzando la sutura interrotta e l'anticoagulazione aggressiva, siamo stati in grado di raggiungere lo 0% di mortalità e pervietà in 14 aneurismi su 16. Questa tecnica è stata poi adattata per la creazione di aneurismi giganti e nel 2016 sono stati eseguiti test di fluidodinamica computazionale e biomeccanica14. In questo studio, anche la gestione anestologica è stata modificata dall'uso di maschere di ventilazione all'intubazione grazie alla disponibilità di un veterinario esperto. Questo rappresenta un passaggio fondamentale nella nostra esperienza, poiché l'intubazione di un coniglio può essere difficile e portare ad alti tassi di mortalità preoperatoria. Inoltre, l'anticoagulazione postoperatoria con eparina a basso peso molecolare è stata ridotta da 250 UI/kg a 100 UI/kg. Con questo regime, siamo stati in grado di raggiungere lo 0% di mortalità e pervietà in 11 aneurismi su 12. Le lunghezze dell'aneurisma erano di 21,5-25,6 mm, con larghezze del collo da 7,3 a 9,8 mm. I risultati dettagliati di questo studio sono riportati nella Tabella 1. Inoltre, questi aneurismi sono stati utilizzati per la valutazione dei dispositivi endovascolari. Nella Figura 1 è mostrata un'immagine di un aneurisma gigante embolizzato assistito da stent dopo il recupero dell'aneurisma.
Figura 1: Foto di un aneurisma gigante embolizzato assistito da stent dopo il recupero dell'aneurisma. 1 CCA sinistro, vasi parentali con stent; 2 CCA di destra, nave madre; + sacco aneurisma embolizzato. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
| Aneurisma No. | Pervietà | Diametro dell'arteria madre [mm] | Lunghezza [mm] | Larghezza collo [mm] | Larghezza cupola [mm] | Rapporto d'aspetto [-] |
| 2 | No | -- | -- | -- | -- | -- |
| 1 | Sì | 2.4 | 23.4 | 7.7 | 9.9 | 3 |
| 3 | Sì | 2.2 | 25.1 | 8.7 | 10.3 | 2.9 |
| 4 | Sì | 2.5 | 23.5 | 9.8 | 10.6 | 2.4 |
| 5 | Sì | 2.8 | 24.8 | 8.6 | 9.8 | 2.9 |
| 6 | Sì | 2.5 | 21.5 | 9.8 | 9.3 | 2.2 |
| 7 | Sì | 2.2 | 24.2 | 7.9 | 10.5 | 3.1 |
| 8 | Sì | 2.3 | 25.6 | 9.3 | 10.2 | 2.8 |
| 9 | Sì | 2.4 | 22.1 | 7.3 | 10 | 3 |
| 10 | Sì | 2.2 | 25.6 | 8.9 | 9.7 | 2.9 |
| 11 | Sì | 2.3 | 23.4 | 9.7 | 11.1 | 2.4 |
Tabella 1: Dati sull'aneurisma generati per la fluidodinamica computazionale e i test biomeccanici. Vengono mostrati i risultati aggiornati e dettagliati di 11 aneurismi creati nel 2016. Questa tabella è stata modificata da Sherif et al.14.
Discussion
Ci sono alcuni passaggi critici per garantire la replicabilità del protocollo sopra descritto. La rimozione meticolosa del tessuto periavventiziale trombogenico nel sito di anastomosiè essenziale 13. È necessario assicurarsi che l'anastomosi sia priva di tensione e abbia il minor numero possibile di punti di sutura. Per gli aneurismi giganti, è importante iniziare con la parte posteriore dell'anastomosi. Ciò offre una migliore visione e controllo per le suture più impegnative rispetto alle procedure proposte in precedenza17,18,19.
Contrariamente agli aneurismi di dimensioni normali, il fattore chiave per il recupero della sacca venosa è la preparazione meticolosa di un segmento venoso lungo 2-3 cm. È fondamentale sezionare tutti i piccoli rami laterali della vena giugulare esterna per poterli legare in sicurezza. Durante la sutura delle anastomosi, il contatto diretto con i vasi dovrebbe essere evitato lasciando le estremità delle singole suture un po' più lunghe. Solo queste estremità di sutura libere devono essere afferrate con la pinza per spostare il complesso dell'aneurisma. Questo dettaglio tecnico aiuta nell'uso di una tecnica no-touch con i vasi, che è un principio generale nella microchirurgia vascolare. Un'altra sfida, rispetto agli aneurismi di dimensioni normali, è la compromissione della vista sul lato posteriore del complesso dell'aneurisma vascolare causata dal sacco aneurisma gigante. Ciò può portare a un aumento delle difficoltà tecniche sul lato posteriore dell'anastomosi. Dopo aver completato l'anastomosi, è necessario un tempo di lavaggio più lungo a causa della maggiore probabilità di formazione di trombi all'interno del sacco aneurisma gigante. Bisogna essere consapevoli delle perdite, poiché sono molto comuni. Se non sono sigillati con il cuscinetto adiposo, è necessario eseguire ulteriori suture.
Un limite è l'uso di un aneurisma extracranico come modello per la patologia intracranica. Inoltre, sono necessari elevati requisiti microchirurgici e laboratori ben attrezzati per il successo dell'implementazione di questo protocollo. Inoltre, i conigli sono animali sensibili e una buona stabulazione è fondamentale per i tassi di sopravvivenza.
Il modello presentato offre diversi vantaggi rispetto agli attuali modelli ampiamente utilizzati. Il modello attuale più diffuso per gli aneurismi cerebrali è il modello dell'elastasi. Tuttavia, per questo modello, non sono mai stati eseguiti test biomeccanici delle proprietà della parete dell'aneurisma. Pertanto, la comparabilità biomeccanica di questo modello con le condizioni umane non è chiara. Al contrario, questo test biomeccanico è disponibile per il modello da noi proposto, mostrando una buona comparabilità con le condizioni umane14. Un altro vantaggio significativo di questo modello proposto rispetto al modello elastasico è la vera emodinamica biforcazionale18. Questo modello viene creato in una vera biforcazione creata artificialmente, mentre il sacco dell'aneurisma digerito con elastasi si forma nel vicolo cieco del CCA, imitando più o meno la geometria di una parete laterale.
Fino a questa data, non c'erano quasi altri modelli di aneurisma gigante disponibili. Tuttavia, questi modelli sono fortemente necessari per la valutazione di nuovi dispositivi endovascolari. Esaminando la letteratura, è stato descritto un solo modello canino per aneurismi di biforcazione gigante20. Tuttavia, l'emodinamica canina e il sistema di coagulazione hanno mostrato differenze significative rispetto all'uomo, mentre il modello di coniglio ha mostrato la sua superiorità per quanto riguarda la sua comparabilità con l'uomo14.
I dispositivi endovascolari di nuova concezione per il trattamento dell'aneurisma sono comunemente testati in modelli di coniglio. Il nostro modello di aneurisma di biforcazione della sacca venosa, pubblicato in precedenza, è stato utilizzato per l'approvazione CE e FDA di tali dispositivi 3,18. Tuttavia, fino a poco tempo fa non era disponibile un modello animale affidabile e comparabile per gli aneurismi giganti nei conigli. Negli esseri umani, gli aneurismi giganti hanno i più alti tassi di ricanalizzazione e rottura ritardata dopo il trattamento endovascolare. Pertanto, sono urgentemente necessari nuovi dispositivi endovascolari e l'industria ha sollevato la necessità di un modello di coniglio con aneurisma gigante. Un'altra applicazione è la valutazione della parete dell'aneurisma mediante risonanza magnetica ad alto campo, che mira a identificare potenziali fattori di rischio per la rottura, come il diametro della parete dell'aneurisma o il comportamento di aumento del contrasto22. Inoltre, sono necessari studi a lungo termine per valutare la pervietà di questo modello di aneurisma nel tempo, nonché studi che mostrino il comportamento dell'aneurisma con stent deviatori di flusso e deviatori di flusso intrasacculari.
Disclosures
Gli autori non hanno interessi finanziari o non finanziari rilevanti da divulgare.
Acknowledgments
Siamo grati al professor Heber Ferraz Leite, direttore di tanti seminari internazionali di microchirurgia in tutto il mondo, per la sua cultura di insegnamento aperta e preziosa.
Riconosciamo il supporto dell'Open Access Publishing Fund dell'Università di Scienze della Salute Karl Landsteiner, Krems, Austria. Questo studio è stato finanziato da una sovvenzione del Fondo Scientifico del Sindaco di Vienna. Il costo di questa pubblicazione è stato finanziato dall'Open Access Publishing Fund dell'Università di Scienze della Salute Karl Landsteiner, Krems, Austria. Gli enti finanziatori non hanno avuto alcun ruolo nella progettazione dello studio, nella raccolta, nell'analisi e nell'interpretazione dei dati e nella stesura del manoscritto.
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).
