Bu protokol, çeşitli potansiyel uygulamalara izin veren bir sağkalım prosedürü olarak kateterizasyon ve 3D anjiyografi kullanılarak venöz uyum ve uzayabilirliğin in vivo olarak ölçülmesine izin verir.
Sentetik vasküler greftler, allogreftlerin, otogreftlerin ve ksenogreftlerin bazı zorluklarının üstesinden gelir, ancak genellikle implante edildikleri doğal damardan daha sert ve daha az uyumludur. Doğal damar ile uyum uyumu, greft başarısı için önemli bir özellik olarak ortaya çıkmaktadır. Damar uygunluğunu değerlendirmek için mevcut altın standart, damarın eksizyonu ve ex vivo çift eksenli mekanik testini içerir. Doğal fizyolojiyi daha iyi yansıtan ve akan kanın neden olduğu basınç değişikliğinin ve mevcut herhangi bir morfolojik değişikliğin etkisini dikkate alan venöz uyumu ve uzayabilirliği değerlendirmek için in vivo bir yöntem geliştirdik.
Bu yöntem, hayvan kullanımına olan ihtiyacı potansiyel olarak azaltırken uzunlamasına çalışmaları kolaylaştıran bir hayatta kalma prosedürü olarak tasarlanmıştır. Yöntemimiz, venöz vaskülatüre 20 mL/kg’lık bir salin bolusu enjekte edilmesini, ardından hedef bölgelerdeki intravasküler basınç ölçümleriyle eş zamanlı olarak bolusun neden olduğu değişiklikleri gözlemlemek için bolus öncesi ve sonrası 3D anjiyografilerin alınmasını içerir. Daha sonra bolus öncesi ve sonrası damarın çevresini ve kesit alanını ölçebiliyoruz.
Bu veriler ve intravasküler basınç ile belirli denklemlerle uyumu ve genişletilebilirliği hesaplayabiliyoruz. Bu yöntem, ameliyat edilmemiş yerli koyunlarda inferior vena kavanın uyumunu ve uzayabilirliğini, uzun süreli genleşmiş politetrafloretilen (PTFE) grefti ile implante edilen koyun kanalına karşılaştırmak için kullanıldı. Doğal damarın, ölçülen tüm konumlarda PTFE greftinden daha uyumlu ve uzayabilir olduğu bulundu. Bu yöntemin güvenli bir şekilde in vivo ven uyumu ve uzayabilirliği ölçümleri sağladığı sonucuna vardık.
Kritik kardiyak anomalileri olan hastalar rekonstrüktif cerrahi gerektirir. Çoğu rekonstrüktif operasyon, vasküler greftler de dahil olmak üzere protez materyallerinin kullanılmasını gerektirir. Bu boşluğu doldurmak için potansiyel kanallar sentetik veya biyolojik malzemeleri içerir. Başlangıçta, homogreftler Fontan kanalı olarak kullanıldı, ancak o zamandan beri yüksek kalsifikasyon insidansı ve akut faz olayları nedeniyle terk edildi1. Şu anda, inorganik polimerlerden türetilen sentetik vasküler greftler kullanılmaktadır. Bu greftlerin implante edildikleri doğal damardan daha az uyumlu olması ve darlık, tıkanma ve kalsifikasyon gibi uzun vadeli komplikasyonlara sahip olması konusunda bir zorluk devam etmektedir 1,2,3,4,5.
Sentetik vasküler greftlerin yapısı, mekanik gerilme mukavemetine katkıda bulunur ve bu da doğal dokuya kıyasla her zaman daha düşük uyumlarına yol açar2. Basınçtaki bir değişiklik yerine damarın hacmindeki değişimi tanımlayan vasküler kompliyans, bir geminin mekanik yüklere verdiği tepkinin bir göstergesi olarak hizmet eder. Greft materyali ile doğal damar özellikleri arasındaki fark, kan akış modellerini bozduğu ve devridaim ve akış ayrımı alanlarına neden olduğu gösterilen bir uyum uyumsuzluğu yaratır 2,6,7,8,9. Bu fenomen endotel duvarındaki kayma stresini değiştirir ve intimal hiperplaziye neden olur 2,7,8,9. Bu tür yanıtlar greftle ilgili komplikasyonlara yol açarak greft replasmanı veya yeniden müdahale gerektirebilir6.
Vasküler uyum, greft sonuçlarının belirlenmesinde önemli bir rol üstlendiğinden, bu özelliğin doğru ölçümü esastır. Vasküler uyumu ölçmek için mevcut altın standart, ex vivo tübüler çift eksenli mekanik testtir. Bu yöntem, ilgilenilen bir greft veya damarın eksize edilmesini, lateks tüplere bağlanmasını ve çeşitli basınçlar boyunca çevresel gerilme-gerilme davranışını değerlendirmek için basınçlandırılmasını içerir. Uygunluk, basıncın iç çapın10 ölçümü ile karşılaştırılmasıyla belirlenir. Ancak ex vivo yöntemlerin bazı dezavantajları vardır. Ex vivo yöntemi kullanılarak implante edilen greftlerin işlevselliği değerlendirilirken, hayvanların kurban edilmesi ve greftlerin ekilmesi gereklidir, bu da uzun süreli incelemelerin yapılmasını imkansız hale getirir. Bu nedenle, bir in vivo uyumluluk ölçüm protokolü geliştirdik.
Grubumuz, konjenital kalp kusuru hipoplastik sol kalp sendromunu (HLHS) iyileştirmek için Fontan cerrahisinde kullanılmak üzere doku mühendisliği yapılmış vasküler greftler (TEVG’ler) geliştirmeye odaklanmaktadır. Konjenital kalp cerrahisi alanındaki son gelişmeler, ameliyat sonrası sonuçları iyileştirerek daha uzun yaşam beklentilerine yol açmıştır. Bu, implante edilen vasküler kanalın uzun vadeli özelliklerini ve başarısını giderek daha önemli hale getirmektedir. Şu anda, HLHS’nin herhangi bir hayvan modeli mevcut değildir, bu nedenle greftlerimizi hızlandırılmış büyük bir hayvan inferior vena kava (IVC) interpozisyon greft modelinde değerlendiriyoruz. Bu model, Fontan dolaşımının akışını yaratmaya çalışmasa da, benzersiz hemodinamik koşulları etkili bir şekilde özetlemektedir. Bu in vivo protokolü yakın zamanda kullanmamız, TEVG ve konvansiyonel genleşmiş politetrafloroetilen (PTFE) greftlerimiz arasında greft uyumunda önemli farklılıklar göstermiştir11. Bu önceki çalışma metodolojiye odaklanmadığından, bu yeni in vivo yöntemi detaylandıran ek deneyler yaptık.
Şu anda bakım standardı olarak hizmet veren ve genleşmiş politetrafloroetilenden (PTFE) oluşan sentetik grefti Dorset koyunları çalışma hayvanlarına implante ettik ve cerrahi olarak naif kontrol hayvanlarındaki doğal IVC ile karşılaştırdık. Bu protokol, bir PTFE kanalının implantasyonundan 5-7 yıl sonra PTFE grubu ve farklı yaşlarda ameliyat edilmemiş kontrol hayvanları üzerinde gerçekleştirildi. Bu nedenle, protokolü ve temsili sonuçları açıklayan sonraki bölümlerde, zaman zaman, örneğin IVC interpozisyon greftinin greft ortası (midgraft) bölgesi olarak ilgilenilen bölgeye atıfta bulunacağız.
Bu protokol, uzun vadeli bir zaman noktasında uyumsuz olduğu bilinen PTFE kanalının doğal damar ile in vivo uyumluluğunu analiz etmemizi sağlar. Klinik standart materyal olan PTFE’yi doğal ameliyat edilmemiş ven ile karşılaştırmayı seçtik. PTFE kanalının uyumsuz kaldığı ve kireçlenmeye eğilimli olduğu bilindiği için uzun vadeli bir zaman noktası seçtik, bu da uyumluluğunu daha da azaltıyor11. Sistemik hemodinamik değişiklikler in vivo yöntemlerle elde edilen ölçümlere doğru bir şekilde yansıtıldığı için tüm karşılaştırmaları in vivo yapmayı tercih ettik. Bu karşılaştırmadan, bu protokolün PTFE’nin uyumsuzluğunu doğrulayabildiğini ve in vivo venöz uyumun ölçümlerini güvenli ve tekrarlanabilir bir şekilde elde edebildiğini bulduk. Bu yöntem, in vivo11 PTFE kanalları ve doku mühendisliği yapılmış vasküler greftler (TEVG’ler) arasındaki istatistiksel olarak anlamlı farklılıkları göstermek için yayınlanmış bir çalışmada başarıyla uygulanmıştır.
Bu protokolün genel amacı, bir sağkalım prosedüründen elde edilen in vivo ölçümleri kullanarak bir küçükbaş hayvan modelinde torasik IVC’nin uyumluluğunu ve genişletilebilirliğini hesaplamaktır. Bu amaçla, torasik IVC’nin çevresi ve kesit alanındaki değişiklikleri bir sıvı bolusuna görselleştirdik ve ölçtük. Eş zamanlı olarak basınçtaki intravasküler değişimi ölçtük ve bu ölçümleri uyum ve uzayabilirliği hesaplamak için kullandık. 3D anjiyografi görüntülemeyi kullanmak, ölçümlerimizin damarın bir kesitinden alındığından emin olmak için görüntü yakalama sonrası görünümünü ayarlama yeteneği de dahil olmak üzere birçok avantaj sağlar ve aynı zamanda damar boyunca birden fazla yeri ölçmemize izin verir. Bu çalışmadaki üç ilgi alanı, midgreft bölgesinin yanı sıra PTFE greftinin iki bitişik anastomoz bölgesi ve doğal IVC’deki karşılaştırılabilir alanlardı. İn vivo deneyler yaparak, greftlerin gerçek kan akışı içinde ve doku ve organlarla çevrili işlevselliğinin değerlendirilmesinde avantajlar vardır. Bu yöntemle elde edilen ölçümlerin, greftlerin canlı bir organizmadaki gerçek işlevselliğini yansıttığına inanılmaktadır.
Protokol, koyunların prosedür öncesi hazırlanması, kateterizasyon, temel pre bolus verilerinin toplanması, çalışma verilerinin toplanması, hayvanların geri kazanılması ve veri analizi dahil olmak üzere altı ana bölüme ayrılmıştır. Hayvan hazırlama bölümünde, sedasyon, anestezinin başlatılması ve kateterizasyon prosedürü sırasında kullanılan izleme ekipmanının yerleştirilmesini tartışıyoruz. İkinci bölümde, veri toplama için gerekli olan iki kateter kılıfının yerleştirilme sürecini anlatıyoruz. Bu protokol için, her iki kılıf da iki çok kanallı kateterin damar içine sokulmasına izin vermek için sağ iç juguler ven (IJV) içine yerleştirilir. Biri basınçtaki değişikliği kaydetmek için ilgili bölgeye yerleştirilecek ve diğeri kontrast enjeksiyonu için damarın altına yerleştirilecektir. Kateterler yerleştirildikten sonra, karşılaştırma için bir taban çizgisi pre bolus 3D anjiyografi çekilir. Çalışma verilerinin toplanması, salin bolusunun uygulama için basınçlı bir torba sisteminde hazırlanması, salin bolusunun intravasküler basınçların kaydedilmesi ve bolus sonrası 3D anjiyografinin alınması ile başlar. Daha sonra protokolden sonra koyunların geri kazanılmasını kolaylaştırmak için süreci anlatıyoruz. Son olarak, analiz ve istatistiksel karşılaştırma için uygun görüntüleri ve kesitsel ölçümleri elde etme yöntemini tartışıyoruz.
Uyumluluk ve genişletilebilirlik, kan damarı fonksiyonu için temel özelliklerdir ve potansiyel komplikasyonların ve müdahalelerin göstergeleri olarak hizmet eder. Bu parametrelerdeki değişikliklerin kesin olarak ölçülmesi ve karşılaştırılması, greft etkinliğini değerlendirmek için önemlidir. İn vivo yöntemimiz, ex vivo analizin sınırlamalarının üstesinden gelir ve karşılaştırılabilir sonuçlar sağlar. İn vivo verilerimiz Blum ve arkadaşları tarafından sunu…
The authors have nothing to disclose.
Bu çalışma R01 HL163065 ve W81XWH1810518 tarafından desteklenmiştir. Animal Research Core’daki kendini işine adamış personele minnettarlığımızı sunuyoruz. Ayrıca, çalışma boyunca paha biçilmez uzmanlığı ve dikkatli bakımı için Carmen Arsuaga’ya minnettarlığımızı ifade etmek istiyoruz.
0.035" x 260 cm Rosen Curved Wire Guide | Cook Medical | G01253 | Guide for holding placement swapping caths (Multi-track, IVUS, etc) |
0.035"x 150 cm Glidewire | Terumo | GR3507 | Guide for JR cath |
0.9% Sodium Chloride Saline | Baxter Healthcare Corporation | NCH pharmacy | For diluting norepinpherine, pressure monitoring |
10.0 Endotracheal tube | Coviden | 86117 | To secure airway |
16 G IV catheter | BD | 382259 | To administer fluids and anesthetic drugs |
22 G IV catheter | BD | 381423 | For invasive blood pressure |
5Fr x .35" JR2.5 | Cook Medical | G05035 | Guide for rosen wire |
70% isopropyl alcohol | Aspen Vet | 11795782 | Topical cleaning solution |
7Fr x 100 cm Multi-track | B. Braun | 615001 | Collecting pressure, Administering contrast to specific intravascular location |
9Fr Introducer sheath | Terumo | RSS901 | Access catheter through skin into vessel for wires to pass through |
ACT cartridge | Abbot Diagnostics | 03P86-25 | Activated Clotting Time |
Angiographic syringe w/ filling spike | Guerbet | 900103S | For contrast injector |
Bag decanter | Advance Medical Designs, LLC | 10-102 | Punctures saline bag to pour and fill sterile bowl with saline |
Butorphanol | Zoetis | NCH pharmacy | Sedation drug: Concentration 10 mg/mL, Dosage 0.1 mg/kg |
Cath Research Pack | Cardinal Health | SAN33RTCH6 | Cath pack with misc. supplies |
Cetacaine | Cetylite | 220 | Topical anesthetic spray |
Chloraprep | BD | 930825 | Topical cleaning solution |
Chlorhexidine 2% solution | Vedco INC | VINV-CLOR-SOLN | Topical cleaning solution |
Conform stretch bandage | Coviden | 2232 | Neck wrap to prevent bleeding |
Connection tubing | Deroyal | 77-301713 | Connects t-port to fluid/drug lines |
Diazepam | Hospira Pharmaceuticals | NCH pharmacy | Sedation drug: Concentration 5 mg/mL, Dosage 0.5 mg/kg |
EKG monitoring dots | 3M | 2570 | |
Fluid administration set | Alaris | 2420-0007 | |
Fluid warming set | Carefusion | 50056 | |
Hemcon Patch | Tricol Biomedical | 1102 | Patch for hemostasis |
Heparin | Hospira, Inc | NCH pharmacy | Angicoagulant: 1,000 USP units/mL |
Infinix-i INFX-8000C | Toshiba Medical Systems | 2B308-124EN*E | Interventional angiography system |
Invasive pressure transducer | Medline | 23DBB538 | For invasive blood pressure |
Isoflurane | Baxter Healthcare Corporation | NCH pharmacy | Anesthetic used in prep room |
Ketamine | Hospira Pharmaceuticals | NCH pharmacy | Sedation drug: Concentration 100 mg/mL, Dosage 4 mg/kg |
Lubricating Jelly | MedLine | MDS0322273Z | ET tube lubricant |
Micropuncture Introducer Set | Cook Medical | G47945 | Access through skin into vessel |
Needle & syringes | Cardinal Health | 309604 | For sedation |
Norepinpherine Bitartrate Injection, USP | Baxter Healthcare Corporation | NCH pharmacy | 1 mg/mL |
Optiray 320 | Liebel-Flarsheim Company, LLC | NCH pharmacy | Contrast |
Optixcare | Aventix | OPX-4252 | Corneal lubricant |
OsiriX MD | Pixmeo SARL | – | DICOM Viewer and Analysis software |
Pressure infusor bag | Carefusion | 64-10029 | To maintain invasive blood pressure |
Propofol | Fresenius Kabi | NCH pharmacy | Anesthetic drug: Concentration 10 mg/mL, Dosage 20-45 mg·kg-1·h-1 |
Silk suture 3-0 | Ethicon | C013D | To secure IV catheter |
SoftCarry Stretcher | Four Flags Over Aspen | SSTR-4 | |
Stomach tube | Jorgensen Lab, INC | J0348R | To release gastric juices and gas and prevent bloat |
T-port | Medline | DYNDTN0001 | Connects to IV catheter |
Urine drainage bag | Coviden | 3512 | Connects to stomach tube to collect gastric juices |
Warming blanket | Jorgensen Lab, INC | J1034B |