Um sistema de treinamento e teste para a realização de reconstrução vascular in vitro

Resumo

Aqui apresentamos um sistema de treinamento e teste onde um estagiário pode completar a reconstrução vascular manual in vitro individualmente usando uma técnica de ancoragem magnética. O sistema também pode ser usado para testar a qualidade da reconstrução.

Resumo

O treinamento manual da reconstrução vascular é essencial para um cirurgião do novato. No entanto, um sistema de treinamento ideal para a reconstrução vascular in vitro ainda não foi desenvolvido. Neste estudo, introduzimos um sistema de treinamento e teste in vitro usando uma técnica de ancoragem magnética com a qual um estagiário pode praticar a reconstrução vascular manual individualmente. Além disso, este sistema também pode ser usado para testar a qualidade da reconstrução. O sistema descrito inclui uma máquina de treinamento de reconstrução vascular, tratores magnéticos e um puxador de sutura magnética. Neste manuscrito, detalhamos uma anastomose de veia de ponta a ponta usando veias ilíacas suínas direitas e esquerdas. Para identificar os danos potenciais causados por um puxador de sutura magnética na sutura, criamos três grupos com seis segmentos de suturas de polipropileno 4-0 cada: um grupo controle sem intervenção na sutura de polipropileno, um grupo em que a sutura de polipropileno é puxado manualmente com luvas estéreis 20x, e um grupo de puxador magnético em que o puxador magnético puxou a sutura de polipropileno 20x. Esses grupos foram testados por microscopia leve e testes de força de quebra, e o efeito da reconstrução foi avaliado. No teste de microscopia de luz, o grupo controle foi menos provável de ser danificado (p < 0,05) e o número de pontos danificados do grupo manual e do grupo de puxador magnético foi semelhante (p > 0,05). Os resultados do teste de força de quebra foram comparados entre grupos e nenhuma diferença significativa foi observada (p > 0,05). A anastomose de ponta a ponta das veias ilíacas suínas foi realizada com sucesso usando este sistema de treinamento, e as veias reconstruídas poderiam sofrer pressão de perfusão de 2,0 kPa. Usando este sistema de treinamento e teste, o estagiário pode praticar a reconstrução vascular manual in vitro individualmente com o auxílio de tratores magnéticos e um puxador de sutura magnética, e a qualidade da reconstrução pode ser testada.

Introdução

A reconstrução vascular é uma habilidade básica necessária para os cirurgiões. Embora Obora¹ e Holt² inventaram vários métodos de reconstrução mecânica para simplificar a reconstrução de pequenos vasos (diâmetros <10 mm), esses métodos não são comumente aplicados em anastomose macrovascular. A anastomose vascular manual ainda é realizada em muitas operações, incluindo cirurgia vascular^3,cirurgia de emergência⁴e transplante de órgãos sólidos^5. Assim, é essencial que os cirurgiões pratiquem anastomose vascular manual. No entanto, um sistema de treinamento ideal para a reconstrução vascular in vitro é incomum, e cirurgiões inexperientes devem passar por um treinamento considerável in vivo em animais de grande porte⁶ antes que eles possam dominar a técnica. Porque a falha é inevitável durante o treinamento inicial, muitos animais são prováveis morrer das complicações vasculares, que está concernindo a respeito do bem-estar animal. Além disso, durante o procedimento de reconstrução vascular de ponta a ponta, para evitar erros em posições de ponto ou suturas soltas, o cirurgião precisa de pelo menos um assistente para expor a parede vascular posterior e puxar a sutura. Assim, a reconstrução vascular geralmente não pode ser realizada pelo cirurgião individualmente, e a eficiência da preparação é geralmente limitada pela proficiência do assistente.

A cirurgia de ancoragem magnética tornou-se um tema de interesse nos últimos anos^7,8,9,10,11. O ensaio clínico de Rivas et al.⁷ mostrou que com seu instrumento cirúrgico magnético e seguindo o princípio da ancoragem magnética, os cirurgiões podem realizar cholecystectomia laparoscópica reduzida. O uso deste instrumento também permite um papel reduzido para o assistente durante a cirurgia aberta. Através do campo magnético, o dispositivo magnético é adsorbed em um ponto de ancoragem. Este dispositivo de ancoragem magnética pode atuar como um braço mecânico, agarrando e retraindo o tecido ou órgão, expondo o campo cirúrgico e simplificando a operação. Com base nessa lógica, inventamos tratores magnéticos para retrair a parede vascular e a sutura, e um puxador de sutura magnética para puxar as suturas de polipropileno.

O uso de uma máquina de treinamento de reconstrução vascular foi outro marco neste estudo. É composto por um piso de operação e um painel de controle: a vasculatura é fixada no piso de operação, e o estagiário pode praticar nele. Após a anastomose, o estagiário pode definir os parâmetros de perfusão no painel de controle, a fim de testar a qualidade da anastomose. Em comparação com os sistemas de treinamento vascular de anastomose^{anteriores 6,12,13,14,}o uso deste sistema fornece duas vantagens principais: Primeiro, os dispositivos magnéticos podem ser usados para expor o campo cirúrgico, para que os estagiários possam praticar nele individualmente. Em segundo lugar, o estagiário pode verificar o efeito da anastomose usando um teste de perfusão.

No presente estudo, introduzimos um sistema de treinamento e teste onde o estagiário pode completar a reconstrução vascular manual in vitro individualmente usando uma técnica de ancoragem magnética e a qualidade da reconstrução também pode ser testada. Limitado pelo projeto e tamanho da entrada de água e da tomada de água no assoalho de funcionamento, o sistema de treinamento pode somente executar a reconstrução de ponta a ponta nas embarcações com um diâmetro >5 do mm.

Protocolo

O protocolo foi realizado de acordo com as Diretrizes para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório e foi aprovado pelo Comitê de Ética das Experiências Animais da Universidade Xi'an Jiaotong, Xi'an, província de Shaanxi, China.

1. Preparação antes do treinamento

NOTA: A máquina de treinamento de reconstrução vascular é mostrada na Figura 1. É composto por um painel de controle e um piso operacional.

1. Clique no botão Clean no painel de controle para limpar e drenar o líquido residual do piso de operação.
2. Clique no botão Adicionar Líquido no painel de controle e adicione 0,9% de solução silena na máquina do piso operacional até que o alerta "O líquido de testeseja adequado" apareça no painel de controle.
3. Prepare o trator magnético, que consiste em um ímã permanente circular com um diâmetro de 20 mm e uma espessura de 1 mm, uma invólucro de estireno butadino acrilonitrile (ABS), uma mola espiral, um fio de tração de nylon de 30 cm e uma braçadeira de aço inoxidável com plástico mangas ou uma braçadeira vascular.
   1. Cole o ímã circular e o invólucro de plástico usando um adesivo acrilato. A força de tração aumentará com o alongamento do fio de tração. Use uma máquina de teste universal para testar a associação entre o comprimento do fio de tração e a força de tração (Figura 2).
   2. Corrija a braçadeira e a caixa de plástico no suporte superior e no suporte inferior da máquina de teste universal, respectivamente. Gradualmente elevar o suporte superior para esticar o fio de tração entre os dois titulares. Teste a força do fio de tração enquanto ele está sendo esticado.
      NOTA: O trator de sutura magnética e trator vascular magnético são mostrados na Figura 3.
4. Prepare um puxador de sutura magnética.
   1. Use uma placa de ácido poliláctico quase oval com uma espessura de 2 mm, um diâmetro de eixo principal de 10 cm, um diâmetro de eixo menor de 2 cm, três bolas magnéticas com um diâmetro de 5 mm e três cilindros magnéticos com um diâmetro de 5 mm e uma altura de 5 mm.
   2. Perfurar três buracos com um diâmetro de 3 mm e uma profundidade de 0,5 mm na placa de ácido poliláctico, de modo que as bolas magnéticas podem se agarrar à placa pela força de atração magnética dos cilindros magnéticos a placa.
      NOTA: O puxador de sutura magnética é mostrado na Figura 4.
5. Conserte a sutura a bola magnética após um ponto. Isso desempenha o papel de um puxador de sutura, impedindo que a sutura anterior se afrouxasse. Extraia a extremidade com a agulha de sutura com uma força de cerca de 0,3 N, de perto em paralelo com a placa de ácido poliláctico, e continuar o próximo ponto.
6. Ligate todos os ramos da veia usando suturas de seda 3-0 para evitar vazamentos após anastomose. Use tesoura de tecido para aparar as extremidades das veias e limpar o excesso de tecido na parede das veias para fazer as veias lisas.
   NOTA: A vasculatura utilizada neste estudo incluiu as veias iliac direita e esquerda (diâmetro ~ 10 mm) colhidas de porcos Bama pesando 50-60 kg. Para simplificar a reconstrução, apenas alguns ramos das veias ilíacas foram colhidos, e as duas veias eram semelhantes em tamanho. A vasculatura foi mantida em -20 °C. Antes do treinamento, ele estava imerso em 0,9% soline à temperatura ambiente.

2. Corrigir as veias no piso de operação

1. Amarre as duas veias na inseto de água e saída de água da máquina de treinamento com suturas de seda 2-0.
   NOTA: Este estudo utiliza a anastomose vascular de dois pontos⁵.
2. Ajuste o comprimento da saída de água da máquina de treinamento e certifique-se de que as extremidades das duas veias estejam livres de tensão em uma direção paralela.
3. Endireitar as veias e colocar duas suturas de tração de polipropileno 4-0 nas posições das 6 horas e das 12 horas.
4. Insira a agulha das suturas de tração do lado de fora da veia e, em seguida, insira do interior da outra veia.
5. Molhar a luva cirúrgica e suturas para evitar danificar as suturas. Delicadamente amarrar pelo menos cinco nós para evitar rasgar as paredes das veias.
6. Use as duas braçadeiras de aço inoxidável do trator de sutura magnética para agarrar as suturas de tração e atrair os ímãs circulares dos tratores de sutura magnética para o piso operacional ferromagnético de aço inoxidável. Ajuste a posição da atração magnética e certifique-se de que as extremidades das duas veias sejam esticadas em uma direção vertical.
7. Use as duas braçadeiras vasculares do trator vascular magnético para apertar a parede anterior das veias e atrair os ímãs circulares dos tratores vasculares magnéticos no piso de operação. Ajuste a posição de atração e certifique-se de que as paredes anteriores das veias sejam retraídas, e as paredes posteriores das veias estejam claramente expostas.

3. Anastomose das paredes posteriores

1. Use as duas braçadeiras de aço inoxidável do trator de sutura magnética para agarrar as suturas de tração e atrair os ímãs circulares dos tratores de sutura magnética no piso operacional ferromagnético de aço inoxidável. Deixe o segmento da cauda da sutura do polipropileno na posição de 12 horas para a sutura da tração e use o segmento com a agulha para a sutura contínua.
2. Assegure o contato intima-to-intima entre as duas veias.
3. Insira a primeira sutura do lado de fora da veia até o interior.
4. Nas suturas subsequentes, insira a agulha do interior da veia e, em seguida, insira do lado de fora da outra veia.
5. Verifique se as suturas não estão soltas.
6. Depois de uma sutura, certifique-se de que a sutura de polipropileno é pendurado no puxador de sutura magnética e puxe o polipropileno suavemente até que a bola magnética pressiona o polipropileno.
7. Extraia a extremidade com a agulha da sutura com uma força de cerca de 0,3 N, de perto em paralelo com a placa de ácido poliláctico, e continue o próximo ponto.
   NOTA: Usando esta técnica, a cauda da sutura do polipropileno será suficientemente apertada. À medida que as suturas continuam, a sutura de polipropileno se tornará mais curta. De acordo com o comprimento da sutura, selecione o mais adequado das três bolas magnéticas e, em seguida, pressione manualmente a sutura ela.
8. Insira a última sutura do interior da veia para o exterior para garantir o contato intima-to-intima entre as duas veias.
9. Evite estenose após a anastomose por dois meios: Mantenha a mesma margem adequada e espaçamento da agulha ao costurar, e manter o "fator de crescimento"¹⁵ ao atar.
   NOTA: O "fator de crescimento" é o espaço reservado longe da parede da embarcação ao amarrar o primeiro nó após a anastomose de modo que as embarcações possam permanecer flexíveis um pouco do que esteno.
   1. Mantenha a mesma margem de sutura e espaçamento da agulha.
      NOTA: Neste estudo, foram utilizadas veias iiac com um diâmetro de aproximadamente 10 mm, pelo que a margem de sutura e o espaçamento da agulha foram de cerca de 1 mm.
   2. Mantenha o "fator de crescimento"¹⁵ ao amarrar os nós. Após a anastomose das paredes posteriores, amarre o fim da sutura e o segmento da cauda da sutura na posição das 6 horas juntos, longe da parede da veia, a fim de evitar a sedonose sutura. Use o método padrão para amarrar nós.

4. Anastomose de paredes anteriores

1. Após a anastomose das paredes posteriores, retire o trator vascular magnético, deixe a cauda como uma sutura de tração e use o segmento com a agulha na posição das 6 horas para a anastomose das paredes anteriores.
2. Insira a agulha do lado de fora da veia e, em seguida, insira a partir do interior da outra veia.
   NOTA: Os métodos utilizados na anastomose das paredes posteriores para garantir o contato intima-to-intima entre as duas veias (a sutura não estar solta e evitar a estenomose após a anastomose) foram seguidos na anastomose das paredes anteriores^{5 15.}
3. Após a anastomose das paredes anteriores, corte duas suturas de tração usando tesoura de sutura.

5. Teste o efeito da anastomose

1. Defina os parâmetros de teste.
   1. Defina a pressão de perfusão como 2,0 kPa no painel de controle.
      NOTA: A pressão normal da veia não excederá 2.0 kPa.
   2. Defina a duração da pressão máxima como 5 s no painel de controle.
   3. Defina a temperatura em 25 °C no painel de controle.
   4. Definir o desvio de pressão como 0,1 kPa no painel de controle.
2. Clique no botão de teste e observe o tempo e a pressão no painel de controle e se a veia reconstruída vaza.
   NOTA: Se a veia não vazar durante o pico de pressão, a anastomose é bem sucedida. Se os escapes são encontrados, a posição do escapamento deve ser encontrada e suturada, e então o teste deve ser executado outra vez. Os resultados do teste neste vídeo são mostrados na Figura 5.

6. Verificando a segurança do puxador de sutura magnética

NOTA: Para testar se o puxador de sutura magnética danificou a sutura de polipropileno, realize os testes de força de quebra e microscopia de luz. Neste experimento, três grupos com seis segmentos de sutura de polipropileno 4-0 em cada um foram testados: um grupo controle sem intervenção na sutura de polipropileno, um grupo manual em que a sutura de polipropileno foi extrafiada manualmente com luvas estéreis 20x e uma grupo de puxador magnético em que o puxador magnético puxou a sutura de polipropileno 20x.

1. Teste a força de quebra da sutura do polipropileno na máquina de teste universal. Corrija as duas extremidades da sutura de polipropileno no suporte superior e no suporte inferior da máquina de teste universal. Gradualmente elevar o suporte superior. Teste a força da sutura de polipropileno enquanto ele está sendo esticado. Definir a força de quebra como a força de tensão quando a sutura se encaixa. Compare a força de quebra entre os três grupos e realizar comparações parwise.
2. Observe os danos da sutura de polipropileno um microscópio de luz. Defina o número de pontos de dano como o número de pontos de fratura fibroso ou grosseiro visível na ampliação de 200x. Compare o número de pontos de dano entre os três grupos e realize comparações parwise.

Resultados

A máquina de treinamento de reconstrução vascular é mostrada na Figura 1 e inclui duas partes principais: o piso operacional e o painel de controle. O piso de operação consiste em uma inseto de água, uma saída de água e uma bacia de armazenamento de água. As duas extremidades da vasculatura estão ligadas à inseto de água e saída de água para testar o efeito da anastomose. O comprimento da saída de água é ajustável, e definimos os parâmetros (por exemplo, a pressão de per...

Discussão

Com a ajuda de tratores magnéticos e um puxador de sutura magnética, um estagiário pode completar a anastomose venosa individual mente e com precisão. Os tratores magnéticos puxam o tecido que obstrui o campo da anastomose e fornecem a força apropriada para esticar as veias em um sentido vertical, assim conseguindo a exposição desobstruída para a anastomose da veia. Na anastomose manual tradicional, pelo menos um assistente é necessário para exposição cirúrgica. O uso de tratores magnéticos poderia consegu...

Materiais

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