Este protocolo permite la cuantificación in vivo de la distensibilidad y distensibilidad venosa mediante cateterismo y angiografía 3D como procedimiento de supervivencia, lo que permite una variedad de aplicaciones potenciales.
Los injertos vasculares sintéticos superan algunos desafíos de los aloinjertos, autoinjertos y xenoinjertos, pero a menudo son más rígidos y menos flexibles que el vaso nativo en el que se implantan. La coincidencia de la distensibilidad con el vaso nativo está emergiendo como una propiedad clave para el éxito del injerto. El estándar de oro actual para evaluar la conformidad de los buques implica la escisión del buque y las pruebas mecánicas biaxiales ex vivo . Desarrollamos un método in vivo para evaluar la distensibilidad y distensibilidad venosa que refleja mejor la fisiología natural y tiene en cuenta el impacto de un cambio de presión causado por el flujo de sangre y por cualquier cambio morfológico presente.
Este método está diseñado como un procedimiento de supervivencia, lo que facilita los estudios longitudinales y reduce potencialmente la necesidad de uso animal. Nuestro método consiste en inyectar un bolo de solución salina de 20 mL/kg en la vasculatura venosa, seguido de la adquisición de angiografías 3D pre y post bolo para observar las alteraciones inducidas por el bolo, simultáneamente con las mediciones de la presión intravascular en las regiones diana. A continuación, podemos medir la circunferencia y el área de la sección transversal del vaso antes y después del bolo.
Con estos datos y la presión intravascular, somos capaces de calcular la distensibilidad y la distensibilidad con ecuaciones específicas. Este método se utilizó para comparar la distensibilidad y distensibilidad de la vena cava inferior en ovejas nativas no operadas con el conducto de ovejas implantadas con un injerto de politetrafluoretileno expandido (PTFE) a largo plazo. Se encontró que el vaso nativo era más distensible y distensible que el injerto de PTFE en todas las localizaciones medidas. Concluimos que este método proporciona de manera segura mediciones in vivo de la distensibilidad y distensibilidad de las venas.
Los pacientes con anomalías cardíacas críticas requieren cirugía reconstructiva. La mayoría de las operaciones reconstructivas requieren el uso de materiales protésicos, incluidos los injertos vasculares. Los posibles conductos para salvar este espacio incluyen materiales sintéticos o biológicos. Inicialmente, los homoinjertos se utilizaron como conducto de Fontán, pero desde entonces se han abandonado debido a una alta incidencia de calcificación e incidentes de fase aguda1. En la actualidad, se utilizan injertos vasculares sintéticos derivados de polímeros inorgánicos. Sigue existiendo el reto de que estos injertos son menos dóciles que el vaso nativo en el que se implantan y tienen complicaciones a largo plazo, como estenosis, oclusión y calcificación 1,2,3,4,5.
La estructura de los injertos vasculares sintéticos se presta a la resistencia mecánica a la tracción, lo que lleva a su distensibilidad invariablemente menor en comparación con el tejido nativo2. La distensibilidad vascular, que define el cambio de volumen del vaso sobre un cambio en la presión, sirve como indicador de la capacidad de respuesta de un vaso a las cargas mecánicas. La diferencia entre el material del injerto y las propiedades del vaso nativo crea un desajuste de cumplimiento, que se ha demostrado que interrumpe los patrones de flujo sanguíneo, lo que resulta en áreas de recirculación y separación de flujo 2,6,7,8,9. Este fenómeno altera el esfuerzo cortante en la pared endotelial e induce hiperplasia íntima 2,7,8,9. Tales respuestas pueden conducir a complicaciones relacionadas con el injerto, que requieren reemplazo o reintervención del injerto6.
Dado que la distensibilidad vascular asume un papel clave en la determinación de los resultados del injerto, la medición precisa de esta propiedad es esencial. El estándar de oro actual para medir la distensibilidad vascular son las pruebas mecánicas biaxiales tubulares ex vivo . Este método consiste en extirpar un injerto o vaso de interés, conectarlo a tubos de látex y presurizarlo para evaluar el comportamiento circunferencial de tensión-estiramiento a través de varias presiones. La conformidad se determina comparando la presión con una medición del diámetro interior10. Sin embargo, los métodos ex vivo tienen algunas desventajas. Al evaluar la funcionalidad de los injertos implantados mediante el método ex vivo , es necesario sacrificar los animales y explantar los injertos, lo que imposibilita la realización de exámenes prolongados. Por lo tanto, hemos desarrollado un protocolo de medición de cumplimiento in vivo .
Nuestro grupo se centra en el desarrollo de injertos vasculares de ingeniería tisular (TEVG) para su uso en la cirugía de Fontan con el fin de mejorar el defecto cardíaco congénito del síndrome del corazón izquierdo hipoplásico (HLHS). Los avances recientes en el campo de la cirugía cardíaca congénita han mejorado los resultados postoperatorios, lo que ha llevado a una mayor esperanza de vida. Esto hace que las propiedades a largo plazo y el éxito del conducto vascular implantado sean cada vez más cruciales. Actualmente, no existe un modelo animal de HLHS, por lo que evaluamos nuestros injertos en un modelo de injerto de interposición acelerada de vena cava inferior (IVC) de animales grandes. Si bien este modelo no intenta crear el flujo de la circulación de Fontan, recapitula efectivamente las condiciones hemodinámicas únicas. Nuestro uso reciente de este protocolo in vivo demostró diferencias significativas en el cumplimiento del injerto entre nuestro TEVG y los injertos convencionales de politetrafluoroetileno expandido (PTFE)11. Como este estudio previo no se centró en la metodología, hemos realizado experimentos adicionales que detallan este novedoso método in vivo .
Implantamos el injerto sintético que actualmente sirve como estándar de atención, compuesto por politetrafluoroetileno expandido (PTFE), en animales de estudio de ovejas Dorset y lo comparamos con la VCI nativa en animales de control ingenuos quirúrgicamente. Este protocolo se realizó en el grupo de PTFE 5-7 años después de la implantación de un conducto de PTFE y animales control no operados de diferentes edades. Por lo tanto, en las secciones posteriores que describen el protocolo y los resultados representativos, ocasionalmente nos referiremos a la región de interés como, por ejemplo, la región media del injerto (injerto medio) del injerto de interposición IVC.
Este protocolo nos permite analizar la conformidad in vivo del conducto de PTFE, conocido por ser no conforme a largo plazo, con la veta nativa. Se optó por comparar el material clínico estándar, PTFE, con la vena nativa no operada. Seleccionamos un punto de tiempo a largo plazo porque se sabe que el conducto de PTFE sigue siendo inconforme y es propenso a calcificarse, lo que reduce aún más su cumplimiento11. Se optó por realizar todas las comparaciones in vivo, ya que los cambios hemodinámicos sistémicos se reflejan con precisión en las mediciones obtenidas mediante métodos in vivo. A partir de esta comparación, encontramos que este protocolo es capaz de confirmar la no conformidad del PTFE y obtener medidas de la distensibilidad venosa in vivo de una manera segura y reproducible. Este método se ha implementado con éxito en un estudio publicado para demostrar diferencias estadísticamente significativas entre los conductos de PTFE y los injertos vasculares de ingeniería tisular (TEVG) in vivo11.
El objetivo general de este protocolo es calcular la distensibilidad y la distensibilidad de la VCI torácica en un modelo de animal grande ovino utilizando mediciones in vivo de un procedimiento de supervivencia. Para ello, visualizamos y medimos los cambios en la circunferencia y el área transversal de la VCI torácica a un bolo líquido. Medimos simultáneamente el cambio intravascular en la presión y utilizamos estas mediciones para calcular la distensibilidad y la distensibilidad. El uso de imágenes de angiografía 3D nos permite múltiples ventajas, incluida la capacidad de ajustar la vista de la imagen después de la captura para garantizar que nuestras mediciones se tomen de una sección transversal de la vena, así como permitirnos medir múltiples ubicaciones a lo largo del vaso. Las tres áreas de interés en este estudio fueron la región del injerto medio, así como los dos sitios de anastomosis adyacentes del injerto de PTFE y las áreas comparables en la VCI nativa. Al realizar experimentos in vivo, existen ventajas en la evaluación de la funcionalidad de los injertos dentro del flujo real de sangre y rodeados de tejidos y órganos. Se cree que las mediciones obtenidas a través de este método reflejan la funcionalidad real de los injertos en un organismo vivo.
El protocolo se divide en seis secciones principales que incluyen la preparación previa al procedimiento de las ovejas, el cateterismo, la recopilación de datos iniciales previos al bolo, la recopilación de datos del estudio, la recuperación de los animales y el análisis de datos. En la sección de preparación de animales, discutimos la sedación, el inicio de la anestesia y la colocación del equipo de monitoreo utilizado durante el procedimiento de cateterismo. En la segunda sección, explicamos el proceso de colocación de las dos vainas del catéter necesarias para la adquisición de datos. Para este protocolo, ambas vainas se colocan en la vena yugular interna derecha (IJV) para permitir la introducción de dos catéteres multipista en el vaso. Uno se colocará en la región de interés para registrar el cambio en la presión, y el otro se colocará más abajo en la vena para la inyección de contraste. Una vez colocados los catéteres, se toma un angiógrafo 3D prebolo basal para comparar. La recopilación de datos del estudio comienza con la preparación del bolo de solución salina en un sistema de bolsa presurizada para su administración, el suministro al bolo de solución salina con el registro de las presiones intravasculares y la toma de la angiografía 3D posterior al bolo. A continuación, describimos el proceso para facilitar la recuperación de las ovejas después del protocolo. Por último, se discute el método para obtener las imágenes y mediciones transversales adecuadas para el análisis y la comparación estadística.
La distensibilidad y la distensibilidad son propiedades clave para la función de los vasos sanguíneos, que sirven como indicadores de posibles complicaciones e intervenciones. Cuantificar y comparar con precisión los cambios en estos parámetros es importante para evaluar la eficacia del injerto. Nuestro método in vivo supera las limitaciones del análisis ex vivo y mantiene resultados comparables. Comparando nuestros datos in vivo con los datos ex vivo presentados por Blum et al.,…
The authors have nothing to disclose.
Este trabajo contó con el apoyo de R01 HL163065 y W81XWH1810518. Extendemos nuestro agradecimiento al dedicado personal del Centro de Investigación Animal. También queremos expresar nuestro agradecimiento a Carmen Arsuaga por su inestimable experiencia y cuidado vigilante durante todo el estudio.
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 |