Un sistema de entrenamiento y pruebas para la realización de reconstrucción vascular en Vitro

Resumen

Aquí presentamos un sistema de entrenamiento y pruebas donde un aprendiz puede completar la reconstrucción vascular manual in vitro individualmente utilizando una técnica de anclaje magnético. El sistema también se puede utilizar para probar la calidad de la reconstrucción.

Resumen

El entrenamiento manual de reconstrucción vascular es esencial para un cirujano principiante. Sin embargo, aún no se ha desarrollado un sistema de entrenamiento óptimo para la reconstrucción vascular in vitro. En este estudio, introducimos un sistema de entrenamiento y pruebas in vitro utilizando una técnica de anclaje magnético con la que un aprendiz puede practicar la reconstrucción vascular manual individualmente. Además, este sistema también se puede utilizar para probar la calidad de la reconstrucción. El sistema descrito incluye una máquina de entrenamiento de reconstrucción vascular, tractores magnéticos y un tirador de sutura magnética. En este manuscrito, detallamos una anastomosis de vena de extremo a extremo usando venas ilíacas porcinas derecha e izquierda. Para identificar el daño potencial causado por un tirador de sutura magnética en la sutura, creamos tres grupos con seis segmentos de suturas de polipropileno 4-0 cada uno: un grupo de control sin intervención en la sutura de polipropileno, un grupo en el que la sutura de polipropileno se tira manualmente con guantes estériles 20x, y un grupo de tiradormagnético en el que el tirador magnético tiró de la sutura de polipropileno 20x. Estos grupos fueron probados por microscopía ligera y pruebas de resistencia de rotura, y se evaluó el efecto de la reconstrucción. En la prueba de microscopía ligera, el grupo de control era menos propenso a dañarse (p < 0.05) y el número de puntos dañados del grupo manual y del grupo de extracción magnética era similar (p > 0.05). Los resultados de la prueba de resistencia a la rotura se compararon entre grupos y no se observó ninguna diferencia significativa (p > 0,05). La anastomosis de extremo a extremo de las venas ilíacas porcinas se realizó con éxito utilizando este sistema de entrenamiento, y las venas reconstruidas podían sufrir una presión de perfusión de 2,0 kPa. Usando este sistema de entrenamiento y pruebas el aprendiz puede practicar la reconstrucción vascular manual in vitro individualmente con la ayuda de tractores magnéticos y un tirador de sutura magnética, y la calidad de la reconstrucción se puede probar.

Introducción

La reconstrucción vascular es una habilidad básica necesaria para los cirujanos. Aunque Obora¹ y Holt² inventaron varios métodos de reconstrucción mecánica para simplificar la reconstrucción de pequeños vasos (diámetros <10 mm), estos métodos no se aplican comúnmente en la anastomosis macrovascular. La anastomosis vascular manual todavía se realiza en muchas operaciones, incluyendo la cirugía vascular^3,la cirugía de emergencia^4,y el trasplante de órganos sólidos^5. Por lo tanto, es esencial que los cirujanos practiquen la anastomosis vascular manual. Sin embargo, un sistema de entrenamiento óptimo para la reconstrucción vascular in vitro es poco frecuente, y los cirujanos inexpertos deben someterse a un entrenamiento considerable in vivo en animales grandes⁶ antes de que puedan dominar la técnica. Debido a que el fracaso es inevitable durante el entrenamiento inicial, es probable que muchos animales mueran de complicaciones vasculares, lo que es preocupante con respecto al bienestar animal. Además, durante el procedimiento de reconstrucción vascular de extremo a extremo, para evitar errores en las posiciones de puntada o suturas sueltas, el cirujano necesita al menos un asistente para exponer la pared vascular posterior y tirar de la sutura. Por lo tanto, la reconstrucción vascular generalmente no puede ser realizada por el cirujano individualmente, y la eficiencia de la preparación generalmente está limitada por la competencia del asistente.

La cirugía de anclaje magnético se ha convertido en un tema de interés en los últimos años^7,8,9,10,11. El ensayo clínico de Rivas et al.⁷ demostró que con su instrumento quirúrgico magnético y siguiendo el principio de anclaje magnético, los cirujanos pueden realizar una colecistectomía laparoscópica de puerto reducido. El uso de este instrumento también permite un papel reducido para el asistente durante la cirugía abierta. A través del campo magnético, el dispositivo magnético se adsorbe en un punto de anclaje. Este dispositivo de anclaje magnético puede actuar como un brazo mecánico, agarrar y retraer el tejido u órgano, exponer el campo quirúrgico y simplificar la operación. Basándonos en esta justificación, inventamos tractores magnéticos para retraer la pared vascular y la sutura, y un tirador de sutura magnética para tirar de las suturas de polipropileno.

El uso de una máquina de entrenamiento de reconstrucción vascular fue otro hito en este estudio. Consta de un piso de operación y un panel de control: la vasculatura se fija en el piso de operación, y el aprendiz puede practicar en ella. Después de la anastomosis, el aprendiz puede establecer los parámetros de perfusión en el panel de control para probar la calidad de la anastomosis. En comparación con los sistemas de entrenamiento de anastomosis vascular es anterior^6,12,13,14, el uso de este sistema proporciona dos ventajas principales: En primer lugar, los dispositivos magnéticos se pueden utilizar para exponer el campo quirúrgico, para que los aprendices puedan practicar en él individualmente. En segundo lugar, el aprendiz puede comprobar el efecto de la anastomosis utilizando una prueba de perfusión.

En el presente estudio, introducimos un sistema de entrenamiento y pruebas donde el aprendiz puede completar la reconstrucción vascular manual in vitro individualmente utilizando una técnica de anclaje magnético y la calidad de la reconstrucción también se puede probar. Limitado por el diseño y el tamaño de la entrada de agua y la salida de agua en el piso de operación, el sistema de entrenamiento sólo puede realizar la reconstrucción de extremo a extremo en recipientes con un diámetro de >5 mm.

Protocolo

El protocolo se llevó a cabo de conformidad con las Directrices para el cuidado y el uso de animales de laboratorio y fue aprobado por el Comité de ética de los experimentos animales de la Universidad Xi'an Jiaotong, Xi'an, provincia de Shaanxi, China.

1. Preparación previa a la capacitación

NOTA: La máquina de entrenamiento de reconstrucción vascular se muestra en la Figura 1. Consta de un panel de control y un suelo de operación.

1. Haga clic en el botón Limpiar del panel de control para limpiar y drenar el líquido residual del piso de funcionamiento.
2. Haga clic en el botón Añadir líquido en el panel de control y agregue un 0,9% de salina a la máquina desde el piso de funcionamiento hasta que aparezca el mensaje "El líquido de pruebaes adecuado" en el panel de control.
3. Preparar el tractor magnético, que consiste en un imán permanente circular con un diámetro de 20 mm y un espesor de 1 mm, una carcasa de plástico de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), un muelle espiral, un alambre de tracción de nylon de 30 cm y una abrazadera de acero inoxidable con plástico mangas o una abrazadera vascular.
   1. Pegue el imán circular y la carcasa de plástico con un adhesivo de acrilato. La fuerza de tracción aumentará con el alargamiento del cable de tracción. Utilice una máquina de ensayo universal para probar la asociación entre la longitud del cable de tracción y la fuerza de tracción(Figura 2).
   2. Fije la abrazadera y la carcasa de plástico en el soporte superior y el soporte inferior de la máquina de ensayo universal, respectivamente. Elevar gradualmente el soporte superior para estirar el cable de tracción entre los dos soportes. Pruebe la resistencia del cable de tracción mientras se está estirando.
      NOTA: El tractor de sutura magnética y el tractor vascular magnético se muestran en la Figura 3.
4. Prepare un tirador de sutura magnética.
   1. Utilice una placa de ácido poliláctico cuasi-oval con un espesor de 2 mm, un diámetro de eje mayor de 10 cm, un diámetro de eje menor de 2 cm, tres bolas magnéticas con un diámetro de 5 mm y tres cilindros magnéticos con un diámetro de 5 mm y una altura de 5 mm.
   2. Perforar tres agujeros con un diámetro de 3 mm y una profundidad de 0,5 mm en la placa de ácido poliláctico, de modo que las bolas magnéticas puedan aferrarse a la placa por la fuerza de atracción magnética de los cilindros magnéticos debajo de la placa.
      NOTA: El tirador de sutura magnética se muestra en la Figura 4.
5. Fije la sutura debajo de la bola magnética después de una puntada. Esto desempeña el papel de un tirador de sutura, evitando que la sutura anterior se afloje. Extraiga el extremo con la aguja de sutura con una fuerza de aproximadamente 0,3 N, en paralelo a la placa de ácido poliláctico, y continúe la siguiente puntada.
6. Ligar todas las ramas de la vena utilizando 3-0 suturas de seda para evitar fugas después de la anastomosis. Use tijeras de tejido para recortar los extremos de las venas y limpiar el exceso de tejido en la pared de las venas para hacer las venas lisas.
   NOTA: La vasculatura utilizada en este estudio incluía las venas ilíacas derecha e izquierda (diámetro de 10 mm) cosechadas de cerdos de Bama que pesaban entre 50 y 60 kg. Para simplificar la reconstrucción, sólo se recogieron unas pocas ramas de las venas ilíacas, y las dos venas eran similares en tamaño. La vasculatura se mantuvo a -20 oC. Antes del entrenamiento, se sumergió en 0.9% de salina a temperatura ambiente.

2. Fije las venas en el piso de operación

1. Ate las dos venas en la entrada de agua y la salida de agua de la máquina de entrenamiento con 2-0 suturas de seda.
   NOTA: Este estudio utiliza la anastomosis vascular de dos puntos^5.
2. Ajuste la longitud de la salida de agua de la máquina de entrenamiento y asegúrese de que los extremos de las dos venas estén libres de tensión en una dirección paralela.
3. Enderezar las venas y colocar dos suturas de tracción de polipropileno 4-0 en las posiciones de las 6 y las 12 horas.
4. Inserte la aguja de las suturas de tracción desde el exterior de la vena y luego inserte desde el interior de la otra vena.
5. Humedezca el guante quirúrgico y las suturas para evitar dañar las suturas. Ate suavemente al menos cinco nudos para evitar rasgar las paredes de las venas.
6. Utilice las dos abrazaderas de acero inoxidable del tractor de sutura magnética para agarrar las suturas de tracción y atraer los imanes circulares de los tractores de sutura magnética al suelo de operación de acero inoxidable ferromagnético. Ajuste la posición de la atracción magnética y asegúrese de que los extremos de las dos venas se estiran en una dirección vertical.
7. Utilice las dos abrazaderas vasculares del tractor vascular magnético para sujetar la pared anterior de las venas y atraer los imanes circulares de los tractores vasculares magnéticos en el piso de operación. Ajustar la posición de atracción y asegurarse de que las paredes anteriores de las venas se retraen, y las paredes posteriores de las venas están claramente expuestas.

3. Anastomosis de las paredes posteriores

1. Utilice las dos abrazaderas de acero inoxidable del tractor de sutura magnética para agarrar las suturas de tracción y atraer los imanes circulares de los tractores de sutura magnética en el piso de operación de acero inoxidable ferromagnético. Deje el segmento de cola de la sutura de polipropileno en la posición de las 12 en punto para la sutura de tracción y utilice el segmento con la aguja para la sutura continua.
2. Asegurar el contacto de la intimidad a la intimidad entre las dos venas.
3. Inserte la primera sutura desde el exterior de la vena hacia el interior.
4. En las suturas posteriores, inserte la aguja desde el interior de la vena y luego inserte desde el exterior de la otra vena.
5. Compruebe que las suturas no estén sueltas.
6. Después de una sutura, asegúrese de que la sutura de polipropileno se cuelga en el tirador de sutura magnética y tire del polipropileno suavemente hasta que la bola magnética presione el polipropileno.
7. Extraiga el extremo con la aguja de la sutura con una fuerza de aproximadamente 0,3 N, estrechamente en paralelo a la placa de ácido poliláctico, y continúe la siguiente puntada.
   NOTA: Mediante el uso de esta técnica, la cola de la sutura de polipropileno será lo suficientemente apretada. A medida que las suturas continúan, la sutura de polipropileno se acortará. De acuerdo con la longitud de la sutura, seleccione la más adecuada de las tres bolas magnéticas, y luego presione manualmente la sutura debajo de ella.
8. Inserte la última sutura desde el interior de la vena hacia el exterior para asegurar el contacto de intima a intima entre las dos venas.
9. Evite la estenosis después de la anastomosis por dos medios: Mantenga el mismo margen adecuado y el espaciado de la aguja al coser, y mantenga el "factor de crecimiento"¹⁵ al anudar.
   NOTA: El "factor de crecimiento" es el espacio reservado lejos de la pared del recipiente al atar el primer nudo después de la anastomosis para que los recipientes puedan permanecer flexibles en lugar de estenosas.
   1. Mantenga el mismo margen de sutura y espaciado de aguja.
      NOTA: En este estudio, se utilizaron venas ilíacas con un diámetro de aproximadamente 10 mm, por lo que el margen de sutura y el espaciado de la aguja era de aproximadamente 1 mm.
   2. Mantenga el "factor de crecimiento"¹⁵ al atar los nudos. Después de la anastomosis de las paredes posteriores, atar el extremo de la sutura y el segmento de la cola de la sutura en la posición de las 6 en punto juntos lejos de la pared venosa con el fin de evitar la estenosis de la sutura. Utilice el método estándar para atar nudos.

4. Anastomosis de las paredes anteriores

1. Después de la anastomosis de las paredes posteriores, retire el tractor vascular magnético, deje la cola como una sutura de tracción y utilice el segmento con la aguja en la posición de las 6 en punto para la anastomosis de las paredes anteriores.
2. Inserte la aguja desde el exterior de la vena y luego inserte desde el interior de la otra vena.
   NOTA: Los métodos utilizados en la anastomosis de las paredes posteriores para asegurar el contacto intima-a-intima entre las dos venas (la sutura no está suelta y evitando la estenosis después de la anastomosis) se siguieron en la anastomosis de las paredes anteriores^{5 ,15}.
3. Después de la anastomosis de las paredes anteriores, cortar dos suturas de tracción utilizando tijeras de sutura.

5. Probar el efecto de la anastomosis

1. Establezca los parámetros de prueba.
   1. Ajuste la presión de perfusión como 2,0 kPa en el panel de control.
      NOTA: La presión normal de la vena no excederá de 2,0 kPa.
   2. Ajuste la duración de la presión máxima como 5 s en el panel de control.
   3. Ajuste la temperatura como 25 oC en el panel de control.
   4. Ajuste la desviación de presión como 0,1 kPa en el panel de control.
2. Haga clic en el botón Prueba y observe el tiempo y la presión en el panel de control y si la vena reconstruida tiene fugas.
   NOTA: Si la vena no se filtra durante la presión máxima, la anastomosis es correcta. Si se encuentran fugas, la posición de fuga debe ubicarse y suturarse, y luego la prueba debe realizarse de nuevo. Los resultados de la prueba en este video se muestran en la Figura 5.

6. Comprobación de la seguridad del tirador magnético de la sutura

NOTA: Para comprobar si el tirador de sutura magnética dañó la sutura de polipropileno, realice las pruebas de resistencia de rotura y microscopía ligera. En este experimento, se probaron tres grupos con seis segmentos de sutura de polipropileno 4-0 en cada uno: un grupo de control sin intervención en la sutura de polipropileno, un grupo manual en el que la sutura de polipropileno se tiraba manualmente con guantes estériles 20x, y un grupo de tiradormagnético en el que el tirador magnético tiró de la sutura de polipropileno 20x.

1. Pruebe la resistencia a la rotura de la sutura de polipropileno en la máquina de ensayo universal. Fije los dos extremos de la sutura de polipropileno en el soporte superior y el soporte inferior de la máquina de ensayo universal. Elevar gradualmente el soporte superior. Pruebe la resistencia de la sutura de polipropileno mientras se está estirando. Ajuste la fuerza de rotura como la fuerza de tensión cuando la sutura se rompe. Compare la fuerza de rotura entre los tres grupos y realice comparaciones por pares.
2. Observe el daño de la sutura de polipropileno bajo un microscopio de luz. Defina el número de puntos de daño como el número de puntos de fractura fibrosos o gruesos visibles en el aumento de 200x. Compare el número de puntos de daño entre los tres grupos y realice comparaciones por pares.

Resultados

La máquina de entrenamiento de reconstrucción vascular se muestra en la Figura 1 e incluye dos partes principales: el piso de operación y el panel de control. El piso de operación consta de una entrada de agua, una salida de agua y una cuenca de almacenamiento de agua. Los dos extremos de la vasculatura están atados a la entrada de agua y a la salida de agua para probar el efecto de la anastomosis. La longitud de la salida de agua es ajustable y establecemos los parámetros (por ejemplo...

Discusión

Con la ayuda de tractores magnéticos y un tirador de sutura magnética, un aprendiz puede completar la anastomosis venosa de forma individual y precisa. Los tractores magnéticos tiran del tejido que bloquea el campo de la anastomosis y proporcionan una resistencia adecuada para estirar las venas en una dirección vertical, logrando así una exposición clara para la anastomosis venosa. En la anastomosis manual tradicional, se requiere al menos un asistente para la exposición quirúrgica. El uso de tractores magnético...

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
Circular permanent magnet	Hangzhou Permanent Magnet Group Co.LTD	20*1mm	Magnetic tractor
Magnetic balls	Hangzhou Permanent Magnet Group Co.LTD	5mm	Magnetic suture puller
Magnetic cylinders	Hangzhou Permanent Magnet Group Co.LTD	5*5mm	Magnetic suture puller
Polypropylene suture	Johnson and Johnson	PROLENE 4-0	Used for anastomosis
Silk suture	SILK	2-0?3-0	Used for fixing vascular and ligation
Surgical insturments	Jinzhong Shanghai	JZ-2018	Suture scissors, tissue scissors? forceps, needle and needle holder
Universal testing machine	Zwick GmbH&Co	Z010	Used for testing the association between the length of traction wire and the traction force