Dreidimensionaler Druck von vom Arzt modifizierten gefensterten Endotransplantaten für die Reparatur des thorakalen endovaskulären Aortenaneurysmas in Zone 1

Zusammenfassung

Dieses Protokoll beschreibt einen Ansatz zur Reparatur von Aortenaneurysmen in Zone 1 mit ärztlich modifizierten gefensterten Endotransplantaten mit Hilfe des dreidimensionalen Drucks.

Zusammenfassung

Das Aortenaneurysma ist eine lebensbedrohliche Herz-Kreislauf-Erkrankung, die einen rechtzeitigen medizinischen Eingriff erfordert. Aneurysmen in Zone 1 betreffen in der Regel mehrere Astarterien, was eine Reparatur erschwert. Eine offene chirurgische Reparatur führt oft zu einem erheblichen chirurgischen Trauma, massivem Blutverlust und einer verlängerten Operationszeit. Mit den Fortschritten in der endovaskulären Technologie wurde die gefensterte/verzweigte thorakale endovaskuläre Aortenreparatur (F/B TEVAR) für die Reparatur des Aortenbogens und die Rekonstruktion von Astarterien eingesetzt. Stenttransplantate für F/B TEVAR erfordern eine personalisierte Modifikation und Herstellung auf der Grundlage der Patientenanatomie. Ärztlich modifizierte fenestrierte Endotransplantate (PMEGs) bieten einen praktikablen Ansatz für die personalisierte Reparatur des Aortebogenaneurysmas in Zone 1. Die Herstellung von PMEGs erfordert jedoch ein gründliches Verständnis der Anatomie und umfangreiche Erfahrung, was sie für die meisten Chirurgen zu einer Herausforderung macht. Um diesen Prozess zu vereinfachen, wird dreidimensionaler Druck verwendet, um eine präzise Fensterung zu unterstützen. PMEGs, die durch dreidimensionalen Druck gesteuert werden, verbessern die Durchgängigkeit der Astarterien und reduzieren postoperative Endoleaks nach F/B TEVAR. Weitere Nachuntersuchungen sind erforderlich, um den langfristigen Nutzen und die Wirksamkeit dieser Technik zu bewerten.

Einleitung

Aortenaneurysmen sind häufige lebensbedrohliche Aortenerkrankungen, die eine rechtzeitige Abklärung und therapeutische Intervention erfordern¹. Aortenalbogenaneurysmen betreffen häufig große arterielle Äste, einschließlich der Arteria innominat, der linken Arteria carotis communis und der linken Arteria subclavia¹. Gemäß dem American Heart Association/American College of Cardiology Joint Committee on Clinical Practice Guidelines ist die Aorta in 11 Landezonen unterteilt². Die Reparatur von Aortenaneurysmen in Zone 1 erfordert eine Rekonstruktion der Aortenbogenastarterien, was erhebliche anatomische Herausforderungen mit sich bringt.

Der ursprüngliche Ansatz für die Aortenbogenreparatur war die offene chirurgische Reparatur. DeBakey et al. reparierten erstmals 1957 erfolgreich ein Aortenaneurysma³. Mehrere Einschränkungen schränken jedoch die Anwendung der offenen chirurgischen Reparatur^{ein 4}, darunter schwere chirurgische Traumata, erheblicher Blutverlust, hohe Komplikationsraten und verlängerte Operationsdauer⁵. Mit Fortschritten in der endovaskulären Technologie hat sich die thorakale endovaskuläre Aortenreparatur (TEVAR) bei der Behandlung von thorakalen Aortenaneurysmen und Dissektionen als wirksam erwiesen ^6,7,8. Aufbauend auf konventionellem TEVAR wurde die gefensterte/verzweigte thorakale endovaskuläre Aortenreparatur (F/B TEVAR) entwickelt, um thorakale Aortenaneurysmen mit Beteiligung der Astarterien^{zu behandeln 9,10}. Insbesondere hat F/B TEVAR einen hohen technischen Erfolg und eine akzeptable postoperative Mortalität bei Patienten mit thorakoabdominalen Aneurysmen nach der Dissektion gezeigt ^11,12.

F/B TEVAR kann nach der Reparatur des thorakalen Aortenaneurysmas den normalen physiologischen Blutfluss wiederherstellen und hohe Durchgängigkeitsraten in den Astarterien erreichen^13,14. Eine präzise Fenestration am Stenttransplantat des Hauptkörpers ist für die Rekonstruktion von Astarterien unerlässlich. Aortenaneurysmen in Zone 1 betreffen typischerweise mehrere Astarterien und erfordern Stenttransplantate mit dreifachen Fenestrationen. Die derzeitigen kommerziellen Stents können jedoch nicht an die individuelle Anatomie des Patienten angepasst werden. Ärztlich modifizierte fenestrierte Endotransplantate (PMEGs) bieten eine praktikable Alternative für die personalisierte Behandlung von thorakalen Aortenaneurysmen in Zone 1 ^15,16.

Die erfolgreiche Herstellung von PMEGs erfordert umfangreiche Übung und Erfahrung, was für viele Chirurgen eine Herausforderung darstellen kann. Um den Vorbereitungsprozess zu vereinfachen, wird in diesem Artikel eine Methode zur Herstellung von PMEGs für F/B TEVAR vorgestellt. Dreidimensionaler (3D-)Druck wurde verwendet, um eine präzise Fensterung auf dem Hauptkörper-Stenttransplantat zu erreichen, gefolgt von der Befestigung von Aststents in der entsprechenden Ausrichtung. Diese Studie berichtet über eine Fallserie von 21 Patienten, die sich einer F/B TEVAR mit PMEGs unterzogen haben, und liefert neue Einblicke in die Wirksamkeit und Anwendbarkeit dieser Technik.

Protokoll

Die hier beschriebenen chirurgischen Protokolle wurden von der Ethikkommission des Nanjing Drum Tower Hospital genehmigt, das der Nanjing University Medical School angegliedert ist. Von den Patienten, die an dieser Studie teilnahmen, wurden schriftliche Daten eingeholt. Die Details zu den Reagenzien und den verwendeten Geräten sind in der Materialtabelle aufgeführt.

1. Präoperative Beurteilung

1. Wenden Sie die folgenden Einschlusskriterien an: Patienten über 18 Jahre; bestätigte Diagnose von Aortenaneurysmen in Zone 1 der Aorta mittels Computertomographie-Angiographie (CTA); keine Kontraindikationen für F/B TEVAR; Einverständniserklärung für die Operation.
2. Wenden Sie die folgenden Ausschlusskriterien an: Patienten mit anderen Aortenerkrankungen (wie Aortengeschwür und Dissektion); Patienten mit schweren Begleiterkrankungen (wie Nieren- oder Leberversagen, unkontrollierter Diabetes, schwere aktive Infektionen); schwangere Frauen; Patienten, die sich einer Aortenbogenoperation unterzogen haben.
3. Führen Sie eine präoperative CTA durch und rekonstruieren Sie die Aorta, um die Position des Aortenaneurysmas zu beurteilen (Abbildung 1A,B).
4. Führen Sie zusätzliche Untersuchungen durch, einschließlich routinemäßiger körperlicher Untersuchungen, Blutuntersuchungen und Urintests.

2. Vorbereitung des 3D-gedruckten Modells

1. Importieren Sie die ursprünglichen CTA-Daten (DICOM-Format) des Patienten in die 3D-Rekonstruktionssoftware.
2. Klicken Sie auf SEGMENT und führen Sie die Schwellenwertbestimmung durch, indem Sie die maximalen und minimalen Schwellenwerte festlegen.
3. Klicken Sie auf Teil berechnen , um eine 3D-Vorschau der Aorta zu erstellen.
4. Klicken Sie auf Masken bearbeiten , um das 3D-Modell zu optimieren.
5. Exportieren Sie das 3D-Modell als Datei im STL-Format.
6. Importieren Sie die Datei im STL-Format in die Simulationsanalysesoftware.
7. Klicken Sie auf Bearbeiten-Ausreißer auswählen , um die meisten ungültigen Punkte zu löschen.
8. Klicken Sie anschließend auf Bearbeiten-Eingestellte Komponenten. Erkennen Sie die verbleibenden ungültigen Punkte mit den Optionen "Separation " und "Größe " und löschen Sie sie.
9. Klicken Sie auf Punkte-Rauschen reduzieren und wählen Sie Freiformformen , um verrauschte Daten zu reduzieren.
10. Klicken Sie auf Punkte-Wrap , um ein 3D-Modell mit einer Polygonumwicklung zu erzeugen.
11. Klicken Sie auf Polygone-Löcher füllen-Einzeln füllen , um Löcher im 3D-Modell zu füllen.
12. Klicken Sie auf Dezimieren , um das Modell entsprechend der Krümmung zu vereinfachen.
13. Klicken Sie auf Smooth-Relax/Schleifpapier , um die Modelloberfläche zu verfeinern.
14. Klicken Sie auf Repair-Defeature, um das Modell weiter zu optimieren.
15. Entwerfen Sie Fenster, indem Sie Astarterien auf dem 3D-Modell beschneiden.
16. Exportieren Sie das endgültige 3D-Modell als Datei im STL-Format (Abbildung 1C).
17. Importieren Sie die Datei im STL-Format in einen 3D-Drucker und drucken Sie das 3D-Modell der Aorta mit biokompatiblen klaren MED610-Materialien.
18. Sterilisieren Sie das Modell mit Ethylenoxid, um es für die Modifikation des PMEG vorzubereiten.

3. Intraoperative Fertigung von PMEGs

1. Platzieren Sie die Einführschleuse mit dem Hauptkörper-Stenttransplantat vor dem chirurgischen Eingriff in das sterile 3D-gedruckte Modell.
2. Lösen Sie das Hauptkörper-Stenttransplantat innerhalb des 3D-gedruckten Modells.
3. Markieren Sie die Fensterungen der Astarterien mit einem Markierungsstift (Abbildung 2A).
   HINWEIS: Platzieren Sie Markierungen zwischen den Metallkanten, um eine Beeinträchtigung der Stentexpansion zu vermeiden.
4. Erstellen Sie Fenster an den markierten Stellen mit einem Elektrokauterstift (Abbildung 2B).
5. Nahtmetallspulen als Auswahlmarkierungen an den Fenstern.
6. Beschränken Sie das Hauptkörper-Stenttransplantat mit einem Führungsdraht und beschränken Sie den Durchmesser auf 50 % bis 70 % des Originals.
   HINWEIS: Führen Sie den Führungsdraht durch die distale Einführschleuse des Stenttransplantats ein, nachdem Sie die Stentmodifikation abgeschlossen haben. Platzieren Sie symmetrisch 4-0 nicht resorbierbare Nähte auf den hinteren Seiten beider Seiten der Fensterung und verankern Sie sie sicher am Führungsdraht.
7. Setzen Sie das vorbereitete PMEG wieder in die Einführschleuse des Hauptkörper-Stents ein.
8. Flektieren Sie das PMEG vor der Implantation, um die Abgabe in die Aorta zu erleichtern (Abbildung 2C).

4. Chirurgischer Eingriff

1. Betäuben Sie den Patienten mit Anästhetika (Propofol 20 mg/ml), Analgetika (Fentanyl 50 μg/ml) und Muskelrelaxantien (Vecuronium 10 mg/ml), die über intravenöse Injektion verabreicht werden (gemäß institutionell anerkannten Protokollen).
2. Positionieren Sie den Patienten in Rückenlage und lokalisieren Sie die Arterien, die als chirurgische Zugänge dienen, mit Hilfe von perkutanen Landmarken.
   HINWEIS: Verwenden Sie die Oberschenkelarterie als Zugang für das Hauptkörper-Stenttransplantat und die linke Arteria carotis communis und die Arteria brachialis als Zugang für die Aststents.
3. Legen Sie die Arterien frei und schaffen Sie einen Zugang, indem Sie Einführschleusen einführen.
   HINWEIS: Verwenden Sie eine lange Einführschleuse (18-20 F) für das Stenttransplantat des Hauptkörpers und Einführschleusen (4-6 F) für Aststents.
4. Implantieren Sie einen 150 cm langen Führungsdraht und einen 4 F-Katheter. Führen Sie eine digitale Subtraktionsangiographie (DSA) durch, um das Aortenaneurysma zu beurteilen.
5. Verabreichen Sie eine systemische Heparinisierung (Heparin, 1 mg/kg).
6. Ersetzen Sie den Führungsdraht durch einen stützenden Führungsdraht, um die Platzierung und den Austausch des Geräts zu erleichtern.
7. Das PMEG wird durch den Zugang der Arteria femoralis in den Aortenbogen eingebracht und an der geplanten Stelle positioniert (Abbildung 3A).
8. Lassen Sie das vordere Segment des Stenttransplantats des Hauptkörpers langsam los, während der Stent in seinem verengten Zustand bleibt (Abbildung 3B).
   HINWEIS: Der verengte Zustand ermöglicht Positionsanpassungen. Durch das Zurückziehen des Führungsdrahtes werden die beidseitigen Nähte zuverlässig gelöst, so dass das Stenttransplantat kontrolliert erweitert werden kann, um die Fenestrationen mit den Astarterien auszurichten.
9. Führen Sie einen Katheter durch jeden Zugang zur Astarterie ein. Die Katheter werden selektiv in die jeweiligen Fenestrationen der Arteria innominat, der linken Arteria carotis communis und der linken Arteria subclavia vorgeschoben (Abbildung 3C).
10. Ziehen Sie den Fixierungsdraht heraus und lösen Sie das Stenttransplantat des Hauptkörpers vollständig.
11. Implantation und Freigabe von Aststents in der Arteria innominat, der linken Arteria carotis communis und der linken Arteria subclavia.
12. Dilatieren Sie die Expansionsballons an den Überbrückungsstellen zwischen dem Hauptkörperstent und den Aststents.
13. Überprüfen Sie die Durchgängigkeit jeder Astarterie und prüfen Sie sie mit DSA auf Endolecks (Abbildung 3D).
14. Entfernen Sie Katheter, Führungsdrähte und Einführschleusen. Vernähen Sie die Arterien mit nicht resorbierbaren Nähten (6-0 oder 7-0).

5. Postoperative Überwachung und Pflege

1. Verlegen Sie den Patienten auf die Nachanästhesiestation (PACU) oder die Intensivstation (ICU).
2. Überwachen Sie die Vitalparameter wie Blutdruck, Herzrhythmus, Atemfunktion und Sauerstoffsättigung des Blutes.
3. Untersuchen Sie auf Komplikationen wie Schlaganfall, Ischämie des Rückenmarks und Endoleaks.
4. Initiieren Sie die Schmerzbehandlung und Rehabilitationsmaßnahmen.

Ergebnisse

Einundzwanzig Patienten im Alter von 35 bis 87 Jahren unterzogen sich einer F/B TEVAR zur Reparatur des Aortebogenaneurysmas mit PMEGs. Der Blutfluss in allen Arterien des Aortenbogenastes (Arteria innominats, linke Arteria carotis communis und linke Arteria subclavia) wurde in allen Fällen durch dreifache Fenestrationen wiederhergestellt (Abbildung 4). Die durchschnittliche Operationszeit betrug 234,3 min ± 70,4 min. Der intraoperative Blutverlust betrug ...

Diskussion

F/B TEVAR ist ein geeigneter Ansatz zur Reparatur von Aortenalbogenaneurysmen in Zone 1 und zur effektiven Aufrechterhaltung der Durchgängigkeit der Astarterien. Im Vergleich zur offenen chirurgischen Reparatur ist F/B TEVAR mit einer geringeren perioperativen Morbidität und Mortalität assoziiert^15,17. Es ist jedoch wahrscheinlich, dass Endoleaks postoperativ an den Fensterbrücken auftreten und möglicherweise eine erneute In...

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
3D printer	Stratasys	Eden260VS	Used for printing 3D models
Ankura TAA Stent Graft System	Lifetech	TAA2622B100	Used as the main body stent grafts
Biocompatible PolyJet material	Stratasys	MED610
Fluency Plus Endovascular Stent Graft	Bard Peripheral Vascular	FEM10100	Used as the branch stents
Geomagic Wrap software	OQTON		Used for simulation analysis of vascular remodeling after stent implantation
GORE DRYSEAL Flex Introducer Sheath	W.L. Gore & Associates	DSF1065	Used as the delivery sheaths
GORE VIABAHN Endoprosthesis	W.L. Gore & Associates	VBHR051002A	Used as the branch stents
Hi-Torque Supra Core peripheral extra supportive guide wires	Abbott	1002703	Used as the guidewires
INFINITI DIAGNOSTIC CATHETER	Cordis	SRD6642	Used as the catheters
Lunderquist Extra-Stiff Wire Guide	COOK MEDICAL	G49228	Used as the guidewires
Mimics software	Materialise		Used for performing 3D reconstructions of the aorta
Nester Embolization Coil	COOK MEDICAL	G47332	Used as the coils
PROLENE Polypropylene Suture	Johnson&Johnson MedTech	SXPP1B201	Used as the operative suture
RADIFOCUS Angiographic Catheter	Terumo Interventional Systems	RF-DB1500GM	Used as the catheters
RADIFOCUS Guide Wire M	Terumo Interventional Systems	RF-GA18153M	Used as the guidewires
SurVeil Drug-Coated Balloon	Abbott	SRV03513504010	Used as the expansion balloons
V-18 & V-14 ControlWire Guidewire	Boston Scientific Corporation	39216-71822,  46-850	Used as the guidewires
Valiant thoracic stent graft with Captivia delivery system	Medtronic	VAMF2626C100TU	Used as the main body stent grafts