De oppervlakkige inferieure epigastrische arterie axiale flap om ischemische preconditioneringseffecten in een rattenmodel te bestuderen
Summary
Dit protocol beschrijft het oogsten, hechten en bewaken van fasciocutane flappen bij ratten die een goede visualisatie en manipulatie van de bloedstroom door de oppervlakkige inferieure epigastrische vaten mogelijk maken door middel van het klemmen en ligeren van de dijbeenvaten. Dit is van cruciaal belang voor studies met ischemische preconditionering.
Abstract
Fasciocutane flappen (FCF) zijn de gouden standaard geworden voor complexe defectreconstructie in plastische en reconstructieve chirurgie. Deze spiersparende techniek maakt het mogelijk om gevasculariseerde weefsels over te brengen om elk groot defect te bedekken. FCF kan worden gebruikt als pedicled flaps of als vrije flappen; in de literatuur zijn de faalpercentages voor pedicled FCF en gratis FCF echter meer dan 5%, waardoor er ruimte is voor verbetering van deze technieken en verdere kennisuitbreiding op dit gebied. Ischemische preconditionering (I.P.) is op grote schaal bestudeerd, maar de mechanismen en de optimalisatie van het IP-regime moeten nog worden bepaald. Dit fenomeen wordt inderdaad slecht onderzocht in de plastische en reconstructieve chirurgie. Hier wordt een chirurgisch model gepresenteerd om het IP-regime in een axiaal fasciocutaan flapmodel van ratten te bestuderen, waarin wordt beschreven hoe de effecten van I.P. op flapoverleving veilig en betrouwbaar kunnen worden beoordeeld. Dit artikel beschrijft de volledige chirurgische procedure, inclusief suggesties om de betrouwbaarheid van dit model te verbeteren. Het doel is om onderzoekers een reproduceerbaar en betrouwbaar model te bieden om verschillende ischemische voorconditioneringsregimes te testen en hun effecten op de overlevingskansen van flaps te beoordelen.
Introduction
Plastische en reconstructieve chirurgie is voortdurend in ontwikkeling. De ontwikkeling van spier-, fasciocutane en perforatorflappen heeft het mogelijk gemaakt om reconstructies van betere kwaliteit aan te bieden en tegelijkertijd de morbiditeit te verminderen. Door deze verbeterde anatomische kennis te combineren met verbeterde technische vaardigheden, kunnen reconstructieve chirurgen vrije flaptransfers uitvoeren wanneer defecten niet in de buurt komen van een lokale oplossing. Hoewel perforatorflapchirurgie momenteel de meest geavanceerde techniek is in reconstructieve chirurgie, meldt de literatuur een faalpercentage van 5% in vrije flaptransfers 1,2,3 en tot 20% voor pedicled flapreconstructie 4,5,6. Gedeeltelijke tot totale flapuitval treedt op wanneer de steel van de flap wordt aangetast, daarom is het essentieel om voortdurend te zoeken naar verbeteringen aan de huidige technieken. Een van de methoden om de overleving van de flap te verbeteren, is het bevorderen van de neovascularisatie op het wondbed, waardoor perfusie door een andere bron dan de pedikel mogelijk wordt. Ischemische preconditionering (I.P.) is aanvankelijk beschreven in een hartmodel7, waaruit blijkt dat een orgaan dat wordt blootgesteld aan gecontroleerde ischemie in hogere mate overleeft na het verliezen van zijn primaire bloedtoevoer door ischemie-geïnduceerde neovascularisatie te ondergaan. Verschillende auteurs hebben dit hoeksteenprincipe bestudeerd om de flapoverleving te optimaliseren in preklinische en klinische modellen 8,9,10.
Het voordeel van deze techniek ten opzichte van andere methoden om de overleving van de flap te verbeteren, is het gemak van implementatie, bestaande uit klem/ klemtesten van de bloedbron. In het rattenmodel gebruikten eerdere auteurs de oppervlakkige inferieure epigastrische arterie (SIEA) flap om I.P. te bestuderen door de hoofdpedikel11,12,13 vast te klemmen. Niettemin kunnen verschillende technische problemen met dit model worden ondervonden en ontbreekt het in de literatuur aan goed beschreven protocollen.
Daarom is dit werk bedoeld om onderzoekers een gedetailleerde beschrijving te geven van een siea-flapverwervingstechniek bij ratten met een uitgebreide dissectie van de dijbeenvaten om IP-studies op een axiale fasciocutane flapmodel mogelijk te maken. Dit model behoudt de integriteit van de epigastrische vaten en manipuleert in plaats daarvan de femorale vaten, die veerkrachtiger zijn. We delen onze ervaring en hulpmiddelen om de studie van dit fenomeen te verbeteren en de repliceerbaarheid van deze procedure te vergroten.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dit artikel beschrijft een reproduceerbaar fasciocutaan flapmodel geoogst bij ratten, waardoor IP-evaluatie mogelijk is. Dit stapsgewijze chirurgische protocol geeft onderzoeksgroepen een betrouwbaar model om verschillende IP-regimes te testen. Door elke andere vascularisatie dan de pedikel te voorkomen, maakt dit model het mogelijk om de neovascularisatie van de flap vanuit het wondbed en de marge te bestuderen. Deze studie voerde de ligatie op POD5 uit, omdat eerdere studies de autonomisatie van deze flap bij ratten op…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd gefinancierd door Massachusetts General Hospital (W.G.A) en Shriners Children’s Boston (B.U, K.U, C.L.C). Y.B en I.F.v.R worden gefinancierd door Shriners Hospitals for Children (Voorstel ID: respectievelijk #970280 en #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).
