쥐 모델에서 허혈성 전처리 효과를 연구하기 위한 표재성 하복부 동맥 축 플랩
1Vascularized Composite Allotransplantation Laboratory,Massachusetts General Hospital, 2Harvard Medical School, 3Department of Plastic, Reconstructive and Aesthetic Surgery, Rennes University Hospital Center (CHU de Rennes),University of Rennes 1, 4Plastic Surgery Research Laboratory,Massachusetts General Hospital, 5Shriners Children’s Boston, 6Center for Engineering in Medicine and Surgery,Massachusetts General Hospital, 7Department of Plastic Surgery and Hand Surgery,University Medical Center Utrecht, 8Department of Plastic, Reconstructive, and Aesthetic Surgery, Groupe Almaviva Santé,Clinique de l’Alma
Summary
이 프로토콜은 대퇴 혈관을 클램핑 및 결찰을 통해 표재성 하상복부 혈관을 통한 혈류를 잘 시각화하고 조작할 수 있도록 하는 쥐의 피부 근막 피판을 채취, 봉합 및 모니터링하는 것을 설명합니다. 이것은 허혈성 전처리와 관련된 연구에 중요합니다.
Abstract
피부 근막 피판(FCF)은 성형 및 재건 수술에서 복잡한 결함 재건을 위한 황금 표준이 되었습니다. 이 근육 보존 기술을 사용하면 혈관 조직을 옮겨 큰 결함을 덮을 수 있습니다. FCF는 페디클 플랩 또는 프리 플랩으로 사용할 수 있습니다. 그러나 문헌에서 페디클 FCF 및 유리 FCF의 실패율은 5% 이상이므로 이러한 기술에 대한 개선과 이 분야의 추가 지식 확장의 여지가 있습니다. 허혈성 전처리(I.P.)가 널리 연구되었지만 I.P. 요법의 메커니즘과 최적화는 아직 결정되지 않았습니다. 이 현상은 실제로 성형 및 재건 수술에서 제대로 조사되지 않았습니다. 여기에서는 I.P. 쥐 축 방향 피부 피판 모델에서 요법을 연구하기 위해 수술 모델을 제시하여 I.P.가 플랩 생존에 미치는 영향을 안전하고 안정적으로 평가하는 방법을 설명합니다. 이 문서에서는 이 모델의 신뢰성을 향상시키기 위한 제안을 포함하여 전체 수술 절차에 대해 설명합니다. 목표는 연구자들에게 다양한 허혈성 전처리 요법을 테스트하고 플랩 생존성에 미치는 영향을 평가할 수 있는 재현 가능하고 신뢰할 수 있는 모델을 제공하는 것입니다.
Introduction
성형 및 재건 수술은 끊임없이 진화하고 있습니다. 근육, 피부 근막 및 천공기 피판의 발달로 이환율을 줄이면서 더 나은 품질의 재건을 제공할 수 있게 되었습니다. 이 향상된 해부학적 지식과 향상된 기술을 결합하여 재건 외과의는 결함이 국소 솔루션에 가깝지 않을 때 무료 플랩 이식을 수행할 수 있습니다. 그러나, 천공 플랩 수술은 현재 재건 수술에서 가장 진보된 기술이지만, 문헌은 자유 플랩 이식에서 5%의 실패율(1,2,3)과 유경 플랩 재건술(4,5,6)에서 최대 20%의 실패율을 보고합니다. 부분적 또는 전체 플랩 실패는 플랩의 척추경이 손상되었을 때 발생하므로 현재 기술의 개선 사항을 지속적으로 찾는 것이 필수적입니다. 플랩 생존을 향상시키는 방법 중 하나는 상처 부위에서 신생 혈관 형성을 촉진하여 척추경 이외의 소스에 의한 관류를 허용하는 것입니다. 허혈성 전처리(I.P.)는 심장 모델7에서 초기에 기술되었으며, 이는 제어된 허혈에 노출된 기관이 허혈 유발 혈관신생을 겪음으로써 1차 혈액 공급을 상실한 후 더 높은 수준으로 생존한다는 것을 보여줍니다. 몇몇 저자는 전임상 및 임상 모델 8,9,10에서 플랩 생존을 최적화하기 위해 이 초석 원리를 연구했습니다.
플랩 생존율을 향상시키는 다른 방법에 비해 이 기술의 장점은 혈액 공급원의 클램프/디클램프 테스트로 구성된 구현이 쉽다는 것입니다. 쥐 모델에서 이전 저자는 표재성 하복부 동맥(SIEA) 플랩을 사용하여 I.P. 주 척추경11,12,13을 클램핑합니다. 그럼에도 불구하고 이 모델에서는 몇 가지 기술적인 문제가 발생할 수 있으며 문헌에는 잘 설명된 프로토콜이 없습니다.
따라서 이 작업은 연구자들에게 대퇴 혈관의 확장된 해부와 함께 쥐 SIEA 플랩 조달 기술에 대한 자세한 설명을 제공하여 I.P. 축 방향 피부 피판 모델에 대한 연구. 이 모델은 상복부 혈관의 무결성을 유지하고 대신 더 탄력적인 대퇴 혈관을 조작합니다. 우리는이 현상에 대한 연구를 개선하고이 절차의 복제 가능성을 높이기 위해 경험과 도구를 공유합니다.
Protocol
매사추세츠 종합 병원 기관 동물 관리 및 사용 위원회는 실험 프로토콜(IACUC-프로토콜 #2022N000099)을 승인했습니다. 저자는 이 작업에 대한 ARRIVE(Animal Research: Reporting In Vivo Experiments) 지침 체크리스트를 따랐습니다. 모든 동물은 실험 동물의 관리 및 사용을 위한 국립 보건원 가이드에 따라 인도적 관리를 받았습니다. 총 12마리의 수컷 루이스 래트(250-350 g, 8-10주령)를 모든 실험에 사용하였다.</…
Representative Results
모든 플랩은 POD5에서 실행 가능했으며 SIEA 단독으로 우수한 혈관 형성을 보여주었습니다. 도 5 는 플루오레세인 IV 주입 전후의 플랩을 보여주며, 완전한 혈관형성을 나타낸다. 그림 5: 즉각적인 정맥 형광 혈관조영술(POD0). ?…
Discussion
이 기사는 쥐에서 수확한 재현 가능한 피부 근막 피판 모델에 대해 설명하여 IP 평가를 허용합니다. 이 단계별 수술 프로토콜은 연구 그룹에 다양한 IP 요법을 테스트할 수 있는 신뢰할 수 있는 모델을 제공합니다. 척추경 이외의 혈관 형성을 방지함으로써 이 모델을 사용하면 상처 부위와 가장자리에서 플랩의 혈관신생을 연구할 수 있습니다. 이 연구는 이전 연구에서 POD5-711,13,16…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작업은 매사추세츠 종합 병원(WGA)과 슈라이너스 어린이 보스턴(B.U, K.U, C.L.C)의 자금 지원을 받았습니다. YB와 I.F.v.R은 슈라이너스 아동병원(Shriners Hospitals for Children)에서 자금을 지원합니다(제안 ID: #970280 및 #857829).
Materials
| 1 mL Syringe Luer-Lok Tip | BD | 309628 | |
| 3-0 Ethilon 18” Black Monofilament Nylon suture | Ethicon | ETH-663H | |
| 8-0 Ethilon 12” Black Monofilament Nylon suture | Ethicon | 1716G | |
| Adson Atraumatic Forceps | Aesculap Surgical Instruments | BD51R | |
| Akorn Fluorescein Injection USP 10% Single Dose Vial 5 mL | Akorn | 17478025310 | |
| Betadine Solution 5% Povidone-Iodine Antiseptic Microbicide | PBS Animal Health | 11205 | |
| Bipolar Cords | ASSI | ASSI.ATK26426 | |
| Buprenorphine Hydrochloride Injection | PAR Pharmaceutical | 3003406C | This concentration needs to be diluted for rodents. |
| Depilatory product – Nair Hair remover lotion | Nair | NC0132811 | |
| Ear tag applier | World Precision Instruments | NC0038715 | |
| Gauze Sponges | Curity | 6939 | |
| Isoflurane Auto-Flow Anesthesia Machine | E-Z Systems | EZ-190F | |
| Isoflurane, USP | Patterson Veterinary | 1403-704-06 | |
| Jewelers Bipolar Forceps Non-Stick 11 cm, straight pointed tip, 0.25 mm tip diameter | ASSI | ASSI.BPNS11223 | |
| Lone Star elastic stays | Cooper Surgical | 3311-1G | |
| Lone star Self-retaining retractor | Cooper Surgical | 3304G | |
| Metronidazole tablets USP | Teva | 500111-333-06 | |
| Micro spring handle scissors | AROSurgical | 11.603.14 | |
| Microscope (surgical) | Leica | M525 F40 | |
| Microsurgical clamp applying forceps | Ambler Surgical | 31-906 | |
| Microsurgical clamps (x2) | Millennium Surgical | 18-B1V | |
| Microsurgical Dumont #4 forceps | Dumont Swiss made | 1708-4TM-PO | |
| Microsurgical needle holder | ASSI | B-14-8 | |
| Needle holder | World Precision Instruments | 501246 | |
| Nosecone for Anesthesia | World Precision Instruments | EZ-112 | |
| Pixel analysis software | GNU Image Manipulation Program v2.10 | GIMP | GNU Open licence |
| PrecisionGlide Needle 27 G | BD | 305109 | |
| Ragnell Scissors | Roboz Surgical | RS-6015 | |
| Rimadyl (carprofen) | Zoetis | 10000319 | This concentration needs to be diluted for rodents |
| Scientific Elizabethan collar (e-collar) for Rats | Braintree Scientific | NC9263311 | |
| Small animal ear tag | National Band & Tag Company | Style 1005-1 | |
| Small Animal Heated Operating Table (Adjustable) | Peco Services Ltd | 69023 | |
| Sterile towel drape | Dynarex Corporation | 4410 | |
| Sterile water for injection and irrigation | Hospira | 0409488724-1 | |
| Surgical scrub – BD ChloraPrep Hi-Lite Orange 3 mL applicator with Sterile Solution | BD | 930415 | |
| UV lamp | UVP | UVL-56 | |
| Webcol Alcohol prep pads | Simply Medical | 5110 |
References
- Copelli, C., et al. Management of free flap failure in head and neck surgery. ACTA Otorhinolaryngologica Italica. 37 (5), 387-392 (2017).
- Lese, I., Biedermann, R., Constantinescu, M., Grobbelaar, A. O., Olariu, R. Predicting risk factors that lead to free flap failure and vascular compromise: A single unit experience with 565 free tissue transfers. Journal of Plastic, Reconstructive & Aesthetic Surgery. 74 (3), 512-522 (2021).
- Wang, W., et al. Flap failure and salvage in head and neck reconstruction. Seminars in Plastic Surgery. 34 (4), 314-320 (2020).
- Gabrysz-Forget, F., et al. Free versus pedicled flaps for reconstruction of head and neck cancer defects: a systematic review. Journal of Otolaryngology – Head & Neck Surgery. 48 (1), 13 (2019).
- Sievert, M., et al. Failure of pedicled flap reconstruction in the head and neck area: A case report of a bilateral subclavian artery stenosis. International Journal of Surgery Case Reports. 76, 381-385 (2020).
- Vaienti, L., et al. Failure by congestion of pedicled and free flaps for reconstruction of lower limbs after trauma: the role of negative-pressure wound therapy. Journal of Orthopaedics and Traumatology. 14 (3), 213-217 (2013).
- Murry, C. E., Jennings, R. B., Reimer, K. A. Preconditioning with ischemia: a delay of lethal cell injury in ischemic myocardium. Circulation. 74 (5), 1124-1136 (1986).
- Akcal, A., et al. Combination of ischemic preconditioning and postconditioning can minimise skin flap loss: experimental study. Journal of Plastic Surgery and Hand Surgery. 50 (4), 233-238 (2016).
- Ulker, P., et al. Does ischemic preconditioning increase flap survival by ADORA2B receptor activation. Clinical Hemorheology and Microcirculation. 75 (2), 151-162 (2020).
- Min, S. -. H., Choe, S. H., Kim, W. S., Ahn, S. -. H., Cho, Y. J. Effects of ischemic conditioning on head and neck free flap oxygenation: a randomized controlled trial. Scientific Reports. 12 (1), 8130 (2022).
- Dacho, A., Lyutenski, S., Aust, G., Dietz, A. Ischemic preconditioning in a rat adipocutaneous flap model. HNO. 57 (8), 829-834 (2009).
- Yildiz, K., et al. Comparison of the flap survival with ischemic preconditioning on different pedicles under varied ischemic intervals in a rat bilateral pedicled flap model. Microsurgery. 34 (2), 129-135 (2014).
- Ottomann, C., Küntscher, M., Hartmann, B., Antonic, V. Ischaemic preconditioning suppresses necrosis of adipocutaneous flaps in a diabetic rat model regardless of the manner of preischaemia induction. Dermatology Research and Practice. 2017, 4137597 (2017).
- Grimaud, J., Murthy, V. N. How to monitor breathing in laboratory rodents: a review of the current methods. Journal of Neurophysiology. 120 (2), 624-632 (2018).
- Strohl, K. P., et al. Ventilation and metabolism among rat strains. Journal of Applied Physiology. 82 (1), 317-323 (1997).
- Mucke, T., et al. Autonomization of epigastric flaps in rats. Microsurgery. 31 (6), 472-478 (2011).
- Hsu, C. -. E., et al. The rat groin flap model redesigned for evaluating treatment effects on ischemia-reperfusion injury. Journal of Surgical Research. 222, 160-166 (2018).
- Mücke, T., et al. Indocyanine green videoangiography-assisted prediction of flap necrosis in the rat epigastric flap using the flow® 800 tool. Microsurgery. 37 (3), 235-242 (2017).
- Wang, D., Chen, W. Indocyanine green angiography for continuously monitoring blood flow changes and predicting perfusion of deep inferior epigastric perforator flap in rats. Journal of Investigative Surgery. 34 (4), 393-400 (2021).
- Berkane, Y., et al. How to secure pedicled flaps using perioperative indocyanine green angiography: a prospective study about 10 cases. World Journal of Surgery and Surgical Research. 4 (1), 1319 (2021).
- Alstrup, T., Christensen, B. O., Damsgaard, T. E. ICG angiography in immediate and delayed autologous breast reconstructions: peroperative evaluation and postoperative outcomes. Journal of Plastic Surgery and Hand Surgery. 52 (5), 307-311 (2018).
- Küntscher, M. V., et al. Ischemic preconditioning by brief extremity ischemia before flap ischemia in a rat model. Plastic and Reconstructive Surgery. 109 (7), 2398-2404 (2002).
- Liu, R. Q., et al. Cost analysis of indocyanine green fluorescence angiography for prevention of anastomotic leakage in colorectal surgery. Surgical Endoscopy. 36 (12), 9281-9287 (2022).
- Cheng, M. H., et al. Devices for ischemic preconditioning of the pedicled groin flap. The Journal of Trauma. 48 (3), 552-557 (2000).
- Xiao, W., et al. An innovative and economical device for ischemic preconditioning of the forehead flap prior to pedicle division: a comparative study. Journal of Reconstructive Microsurgery. 38 (9), 703-710 (2022).
- Küntscher, M. V., Hartmann, B., Germann, G. Remote ischemic preconditioning of flaps: a review. Microsurgery. 25 (4), 346-352 (2005).
Citer Cet Article
Berkane, Y., Alana Shamlou, A., Reyes, J., Lancia, H. H., Filz von Reiterdank, I., Bertheuil, N., Uygun, B. E., Uygun, K., Austen Jr., W. G., Cetrulo Jr., C. L., Randolph, M. A., Lellouch, A. G. The Superficial Inferior Epigastric Artery Axial Flap to Study Ischemic Preconditioning Effects in a Rat Model. J. Vis. Exp. (191), e64980, doi:10.3791/64980 (2023).