A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
* These authors contributed equally
פרוטוקול זה מאפשר כימות in vivo של ציות ורידי ויכולת הרחבה באמצעות צנתור ואנגיוגרפיה תלת ממדית כהליך הישרדות המאפשר מגוון יישומים פוטנציאליים.
שתלי כלי דם סינתטיים מתגברים על כמה אתגרים של allografts, autografts, ו xenografts, אבל הם לעתים קרובות נוקשים יותר פחות תואם מאשר כלי הדם המקורי שבו הם מושתלים. התאמת תאימות עם כלי השיט המקורי מסתמנת כמאפיין מפתח להצלחת השתל. תקן הזהב הנוכחי להערכת תאימות כלי השיט כולל כריתה של כלי השיט ובדיקה מכנית דו-צדדית ex vivo . פיתחנו שיטת in vivo להערכת היענות ורידים והתפשטות המשקפת טוב יותר את הפיזיולוגיה הטבעית ולוקחת בחשבון את ההשפעה של שינוי לחץ הנגרם על ידי זרימת דם ועל ידי כל שינוי מורפולוגי קיים.
שיטה זו מתוכננת כהליך הישרדותי, המאפשר מחקרי אורך תוך הפחתת הצורך בשימוש בבעלי חיים. השיטה שלנו כוללת הזרקת בולוס מלח 20 מ"ל / ק"ג לתוך כלי הדם הוורידים, ולאחר מכן רכישת אנגיוגרמות תלת ממדיות לפני ואחרי בולוס כדי לצפות בשינויים המושרים על ידי הבולוס, במקביל למדידות לחץ תוך וסקולרי באזורי היעד. לאחר מכן אנו מסוגלים למדוד את ההיקף ואת שטח החתך של כלי הדם לפני ואחרי בולוס.
בעזרת נתונים אלה והלחץ התוך-וסקולרי, אנו מסוגלים לחשב את התאימות וההרחבה עם משוואות ספציפיות. שיטה זו שימשה להשוואת התאימות וההתפשטות של הווריד הנבוב התחתון בכבשים מקומיות שלא נותחו לצינור של כבשים שהושתלו עם שתל פוליטטרפלואוראתילן מורחב לטווח ארוך (PTFE). הכלי המקורי נמצא תואם יותר וניתן להרחבה מאשר שתל PTFE בכל המקומות שנמדדו. אנו מסיקים כי שיטה זו מספקת בבטחה מדידות in vivo של תאימות ורידים והרחבה.
חולים עם מומים קריטיים בלב זקוקים לניתוח שחזור. רוב פעולות השחזור דורשות שימוש בחומרים תותבים, כולל שתלים וסקולריים. צינורות פוטנציאליים לגישור על מרחב זה כוללים חומרים סינתטיים או ביולוגיים. בתחילה, הומוגרפטים שימשו כצינור פונטן אך מאז ננטשו עקב שכיחות גבוהה של הסתיידות ואירועי פאזה חריפים1. כיום משתמשים בשתלי כלי דם סינתטיים שמקורם בפולימרים אנאורגניים. נותר אתגר ששתלים אלה פחות תואמים מכלי הדם המקורי שבו הם מושתלים ויש להם סיבוכים ארוכי טווח, כגון היצרות, חסימה והסתיידות 1,2,3,4,5.
המבנה של שתלי כלי דם סינתטיים משאיל את עצמו לחוזק מתיחה מכני, מה שמוביל לתאימות נמוכה יותר שלהם תמיד בהשוואה לרקמה טבעית2. תאימות כלי הדם, המגדירה את שינוי הנפח של כלי השיט על פני שינוי בלחץ, משמשת אינדיקטור לתגובת כלי השיט לעומסים מכניים. ההבדל בין חומר השתל לבין תכונות כלי הדם המקוריים יוצר אי התאמה לתאימות, אשר הוכחה כמשבשת את דפוסי זרימת הדם, וכתוצאה מכך אזורים של מחזור והפרדת זרימה 2,6,7,8,9. תופעה זו משנה את לחץ הגזירה על דופן האנדותל וגורמת להגדלה אינטימית 2,7,8,9. תגובות כאלה יכולות להוביל לסיבוכים הקשורים לשתל, המחייבים החלפת שתל או התערבות חוזרת6.
מכיוון שתאימות כלי הדם תופסת תפקיד מפתח בקביעת תוצאות השתל, המדידה המדויקת של תכונה זו היא חיונית. תקן הזהב הנוכחי למדידת תאימות כלי דם הוא בדיקות מכניות צינוריות ex vivo . שיטה זו כוללת כריתה של שתל או כלי דם מעניין, חיבורו לצינורות לטקס ולחץ עליו כדי להעריך התנהגות מתיחה של מתח היקפי על פני לחצים שונים. התאימות נקבעת על ידי השוואת הלחץ עם מדידה של הקוטר הפנימי10. עם זאת, שיטות ex vivo יש כמה חסרונות. בעת הערכת הפונקציונליות של שתלים מושתלים בשיטת ex vivo , יש צורך להקריב את בעלי החיים ולשתול את השתלים, מה שלא מאפשר לבצע בדיקות ממושכות. לכן, פיתחנו פרוטוקול מדידת תאימות in vivo .
הקבוצה שלנו מתמקדת בפיתוח שתלי כלי דם מהונדסים רקמות (TEVGs) לשימוש בניתוח פונטן לשיפור מום לב מולד תסמונת לב שמאל היפופלסטית (HLHS). ההתפתחויות האחרונות בתחום ניתוחי הלב המולדים שיפרו את התוצאות לאחר הניתוח, והובילו לתוחלת חיים ארוכה יותר. זה הופך את התכונות ארוכות הטווח וההצלחה של צינור כלי הדם המושתל לקריטיות יותר ויותר. נכון לעכשיו, לא קיים מודל של HLHS בבעלי חיים, ולכן אנו מעריכים את השתלים שלנו במודל מואץ של שתל ורידי נבוב נחות (IVC). בעוד מודל זה אינו מנסה ליצור את זרימת פונטן, הוא למעשה משחזר את התנאים המודינמיים הייחודיים. השימוש האחרון שלנו בפרוטוקול in vivo זה הדגים הבדלים משמעותיים בתאימות השתל בין TEVG שלנו לבין שתלי פוליטטרה-פלואוראתילן מורחבים קונבנציונליים (PTFE)11. מכיוון שמחקר קודם זה לא התמקד במתודולוגיה, ערכנו ניסויים נוספים המפרטים את שיטת in vivo חדשנית זו.
שתלנו את השתל הסינתטי המשמש כיום כסטנדרט הטיפול, המורכב מפוליטטרה-פלואוראתילן מורחב (PTFE), בחיות מחקר של כבשי דורסט והשווינו אותו ל-IVC המקומי בחיות בקרה נאיביות כירורגית. פרוטוקול זה בוצע בקבוצת PTFE 5-7 שנים לאחר ההשתלה של צינור PTFE וחיות ביקורת לא מנותחות בגילאים שונים. כך, בסעיפים הבאים המתארים את הפרוטוקול ואת התוצאות המייצגות, נתייחס לעיתים לאזור העניין כמו, למשל, אמצע אזור השתל (אמצע השתל) של שתל אינטרפוזיציית IVC.
פרוטוקול זה מאפשר לנו לנתח את תאימות in vivo של צינור PTFE, הידוע כלא תואם בנקודת זמן ארוכת טווח, עם הווריד המקורי. בחרנו להשוות את החומר הסטנדרטי הקליני, PTFE, עם הווריד המקורי שלא נותח. בחרנו נקודת זמן ארוכת טווח מכיוון שצינור ה-PTFE ידוע כלא תואם ונוטה להסתייד, מה שמפחית עוד יותר את התאימות שלו11. בחרנו לערוך את כל ההשוואות in vivo מכיוון ששינויים המודינמיים מערכתיים משתקפים במדויק במדידות המתקבלות בשיטות in vivo. מהשוואה זו, מצאנו כי פרוטוקול זה מסוגל לאשר את אי הציות של PTFE ולקבל מדידות של ציות ורידי in vivo באופן בטוח וניתן לשחזור. שיטה זו יושמה בהצלחה במחקר שפורסם כדי להדגים הבדלים מובהקים סטטיסטית בין צינורות PTFE לבין שתלי כלי דם מהונדסים רקמות (TEVGs) in vivo11.
המטרה הכוללת של פרוטוקול זה היא לחשב תאימות והרחבה של IVC החזה במודל של בעלי חיים גדולים באמצעות מדידות in vivo מהליך הישרדות. לשם כך, דמיינו ומדדנו את השינויים בהיקף ובאזור החתך של IVC בית החזה לבולוס נוזלי. מדדנו בו זמנית את השינוי התוך-כלי בלחץ והשתמשנו במדידות אלה כדי לחשב תאימות והרחבה. שימוש בהדמיה אנגיוגרפית תלת ממדית מאפשר לנו יתרונות רבים, כולל היכולת להתאים את התצוגה של התמונה לאחר צילום כדי להבטיח שהמדידות שלנו נלקחות מחתך רוחב של הווריד, כמו גם לאפשר לנו למדוד מיקומים מרובים לאורך כלי השיט. שלושת תחומי העניין במחקר זה היו אזור השתל האמצעי, כמו גם שני אתרי האנסטומוזה הסמוכים של השתל PTFE, והאזורים המקבילים ב- IVC הילידי. על ידי ביצוע ניסויים in vivo, ישנם יתרונות בהערכת הפונקציונליות של שתלים בתוך זרימת הדם בפועל מוקף רקמות ואיברים. המדידות המתקבלות בשיטה זו משקפות את הפונקציונליות בפועל של השתלים באורגניזם חי.
הפרוטוקול מחולק לשישה חלקים עיקריים הכוללים הכנה מוקדמת של הכבשים, צנתור, איסוף נתוני טרום בולוס בסיסיים, איסוף נתוני מחקר, התאוששות בעלי חיים וניתוח נתונים. בחלק של הכנת בעלי חיים, אנו דנים בטשטוש, התחלת הרדמה ומיקום ציוד ניטור המשמש במהלך הליך הצנתור. בחלק השני, נסביר את תהליך הצבת שני נדן הצנתר הדרוש לאיסוף נתונים. עבור פרוטוקול זה, שני הנדן ממוקמים בווריד הצוואר הפנימי הימני (IJV) כדי לאפשר הכנסת שני צנתרים רב-מסלוליים לכלי. אחד ימוקם באזור העניין כדי לרשום את השינוי בלחץ, והשני ימוקם נמוך יותר בווריד להזרקת ניגוד. לאחר הצנתרים ממוקמים, נלקח אנגיוגרף תלת ממדי טרום בולוס בסיסי להשוואה. איסוף נתוני המחקר מתחיל בהכנת בולוס המלח במערכת שקית לחץ למתן, מתן בולוס המלח עם רישום לחצים תוך וסקולריים, ולקיחת אנגיוגרף תלת ממדי פוסט בולוס. לאחר מכן אנו מתארים את התהליך כדי להקל על התאוששות הכבשים לאחר הפרוטוקול. לבסוף, נדון בשיטה להשגת התמונות הנכונות ומדידות חתך לניתוח והשוואה סטטיסטית.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
פרוטוקול המחקר אושר על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של בית החולים הארצי לילדים אביגיל וקסנר מכון המחקר (AR22-0004). כל בעלי החיים קיבלו טיפול הומני בהתאם למדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה, שפורסם על ידי המכונים הלאומיים לבריאות.
1. הכנת בעלי חיים
2. צנתור
איור 1: לוח הבקרה. (A) לוח בקרה של מערכת אנגיוגרפיה תלת-ממדית (B) דוושות רגל פלואורוסקופיות לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2: צנתור בעלי חיים. (A) אתר הניתוח המרכזי, מוכן לצנתור. (B) טכניקה לדמיין את וריד הצוואר הפנימי הימני (חצים שחורים). (C) שני צנתרים אנגיוגרפיים רב-מסלוליים ממוקמים דרך וריד הצוואר הפנימי הימני (חץ כחול: מדידת לחץ בשתל; חץ אדום: הזרקת ניגוד לתוך IVC בטני; חץ לבן: חוטים נוקשים). קיצור: IVC = נבוב ורידי נחות. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
3. איסוף הנתונים המוקדמים
איור 3: מיקום זרוע C וטווח תנועה. (A) מיקום כבשים לתחילת ההליך (B) מיקום ראשון לתוכנית אנגיוגרמה תלת-ממדית (C) זרוע C נעה בציר xy (D) זרוע C נעה בציר z (E) זרוע C משלימה סיבוב בדיקה עם טווח תנועה מלא. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
4. מתן בולוס מי מלח ואיסוף נתונים
5. התאוששות
6. ניתוח נתונים
איור 4: ניתוח נתונים במציג DICOM. (A) נתונים גולמיים של אנגיוגרמה תלת-ממדית שנטענו במציג DICOM. (B) החלק הסגיטלי של השתל. (ג) החלק העטרתי. (D) מדמיינים חתך רוחב אמיתי לאחר התאמת הזווית על חתכי הקשת והעטרה. (E) כלי העיפרון משמש לשרטוט כלי המטרה לביצוע מדידות היקף ושטח חתך. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
ביצענו הליך זה בהצלחה עם למעלה מ-25 כבשים. חשוב לציין כי לא היו מקרים של תחלואה ותמותה הקשורים להליך זה. כל הכבשים הציגו התאוששות לא מסובכת. תוצאות מייצגות אלה נלקחו משלוש כבשים שהושתלו בהן שתלי PTFE ומשלוש כבשים מקומיות שלא נותחו. איור 5 מספק את מדידות הלחץ התוך-וסקולרי שנלקחו ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
תאימות ויכולת הרחבה הן תכונות מפתח לתפקוד כלי הדם, ומשמשות כאינדיקטורים לסיבוכים והתערבויות פוטנציאליים. כימות והשוואה מדויקים של שינויים בפרמטרים אלה חשובים להערכת יעילות השתל. שיטת in vivo שלנו מתגברת על המגבלות של ניתוח ex vivo ושומרת על תוצאות דומות. השוואת נתוני in vivo שלנו לנ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
מחקר זה מומן בחלקו על ידי חברת Gunze Ltd.
עבודה זו נתמכה על ידי R01 HL163065 ו-W81XWH1810518. אנו מביעים את הערכתנו לצוות המסור בליבת המחקר בבעלי חיים. ברצוננו גם להביע את תודתנו לכרמן ארסואגה על מומחיותה שלא תסולא בפז ועל הטיפול הערני שלה לאורך כל המחקר.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
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 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved