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Neuroscience

Création microchirurgicale d’anévrismes de bifurcation géants chez le lapin pour l’évaluation de dispositifs endovasculaires

Published: September 08, 2023
doi:
10.3791/63738
, , , ,
1Karl Landsteiner University of Health Sciences, 2Department of Neurosurgery,University Hospital St. Pölten, 3Cerebrovascular Research Group, Department of Neurosurgery,University Hospital St. Pölten, 4Division of Biomedical Research,Medical University of Vienna

Summary

Nous décrivons ici la technique de création microchirurgicale d’anévrismes de bifurcation géants chez le lapin pour l’évaluation des dispositifs endovasculaires.

Abstract

Les anévrismes géants sont des lésions dangereuses nécessitant un traitement endovasculaire, avec des taux élevés de recanalisation et de ré-rupture de l’anévrisme. Les modèles in vivo fiables sont rares, mais ils sont nécessaires pour tester de nouveaux dispositifs endovasculaires. Nous démontrons les aspects techniques de la création d’anévrismes géants à bifurcation chez des lapins blancs de Nouvelle-Zélande (2,5-5,5 kg). Une poche veineuse de 25 à 30 mm de long est prélevée dans la veine jugulaire externe et une bifurcation entre les deux artères carotides est créée microchirurgicalement. La poche est suturée dans la bifurcation pour imiter un anévrisme géant. Ce protocole résume notre technique standard précédemment publiée pour les anévrismes de bifurcation artérielle véritable de la poche veineuse et met en évidence ses étapes de modification essentielles pour les anévrismes géants. En utilisant cette technique modifiée, nous avons pu créer un modèle animal pour les anévrismes géants avec une grande comparabilité avec les humains en ce qui concerne les systèmes d’hémodynamique et de coagulation. De plus, une faible morbidité et des taux élevés de perméabilité des anévrismes ont été atteints. Le modèle d’anévrisme géant proposé offre une excellente possibilité de tester de nouveaux dispositifs endovasculaires.

Introduction

L’embolisation endovasculaire est devenue une alternative importante à l’écrêtage d’anévrisme pour le traitement des ruptures d’anévrismes cérébraux1. Le principal inconvénient de cette stratégie de traitement est les taux élevés de recanalisation de l’anévrisme avec rupture retardée de l’anévrisme2. Il a été démontré que les anévrismes de grande taille et les anévrismes géants sont particulièrement sujets à ces complications. Par conséquent, de nouveaux dispositifs endovasculaires sont constamment mis au point3. Les modèles d’études expérimentales sont essentiels pour tester ces dispositifs 4,5.

Des anévrismes cérébraux humains ont été étudiés chez le rat, le lapin, le canidé et le porc 6,7,8. Cependant, les modèles de lapins ont montré la meilleure comparabilité avec les humains en ce qui concerne l’hémodynamique et le système de coagulation 9,10,11,12. Dans le modèle de bifurcation artérielle de la poche veineuse chez le lapin, une poche veineuse est suturée dans une véritable bifurcation microchirurgicale des deux artères carotides communes (ACC) pour imiter un anévrisme13. Cependant, un véritable modèle de bifurcation pour les anévrismes géants chez les lapins n’était pas disponible jusqu’à récemment. Les premiers résultats utilisant la dynamique des fluides numérique et les tests biomécaniques ont été publiés par notre groupe en 201614.

Étant donné que les anévrismes géants représentent des lésions difficiles à traiter chez l’homme et qu’un modèle animal fiable est crucial pour leurs recherches, nous présentons un résumé condensé des techniques améliorées pour la création d’anévrismes expérimentaux géants12,13. Les avantages de l’utilisation de cette méthode sont (i) la morbidité minimale et les taux élevés de perméabilité de l’anévrisme 14, la grande comparabilité avec l’homme en ce qui concerne l’hémodynamique et le système de coagulation 9,10,11,12, et le rapport coût-efficacité par rapport aux méthodes canines, (ii) la véritable conception de bifurcation pour un anévrisme géant 13, (iii) la bonne comparabilité hémodynamique des anévrismes créés montrée par la dynamique des fluides numérique 14et (iv) les taux élevés de perméabilité à long terme15.

Protocol

Les études animales ont été approuvées par le comité d’éthique animale de l’institut où cette étude a été menée. Pour ce modèle animal, des lapins blancs de Nouvelle-Zélande (2,5 à 5,5 kg) ont été utilisés. NOTE : Notre technique standard pour la création des anévrismes de bifurcation artérielle véritable de la poche veineuse chez le lapin a été publiée en 2011, et une adaptation pour les anévrismes géants a été publiée en 201612,13. Nous résumons ces techniques et mettons en évidence les étapes essentielles pour la modification des anévrismes géants. 1. Phase préopératoire Administrer de la kétamine (30 mg/kg) et de la xylazine (6 mg/kg) par injection intramusculaire périlombaire sous anesthésie générale. Ensuite, intubez le lapin (diamètre du tube : 4 mm, longueur : 18 mm ; cette taille peut varier en fonction de la taille de l’animal), et poursuivez avec une anesthésie gazeuse (isoflurane à 2 %). Surveillez la profondeur de l’anesthésie en pinçant les orteils toutes les 15 minutes et ajustez-la si nécessaire. Rasez la zone de l’angle de la mâchoire jusqu’au thorax à l’aide d’une tondeuse. Désinfectez la zone chirurgicale à l’aide d’au moins trois cycles alternés de gommage à la chlorhexidine ou à la povidone iodée suivis d’alcool. Drapez le site chirurgical. 2. Phase chirurgicale I Inciser la peau le long de la ligne médiane de l’angle de la mâchoire jusqu’au manubrium sterni à l’aide d’un scalpel. Effectuer une dissection contondante dans l’hypoderme. Passez au microscope chirurgical. Disséquer un segment sans branches de 2 à 3 cm de long de la veine jugulaire externe gauche. Appliquez 4 % de papavérine goutte à goutte à plusieurs reprises sur les vaisseaux pour prévenir le vasospasme et ajoutez éventuellement 5 mg/mL de sulfate de néomycine goutte à goutte pour le contrôle de l’infection. Prélever le segment veineux après la ligature proximale et distale à l’aide de sutures 6-0 non résorbables. Placer le segment veineux dans une solution saline héparinée (1 000 UI d’héparine dans 20 mL de solution saline à 0,9 % et 1 mL de HCl de papavérine à 4 %)13. 3. Phase chirurgicale II Préparez les deux CCA en les disséquant depuis la bifurcation carotidienne jusqu’à leur origine. Surveillez attentivement les branches artérielles médiales, qui alimentent les structures laryngées, trachéales et neurales. Administrer 1 000 UI d’héparine par voie intraveineuse. Appliquez un clip microchirurgical temporal à l’extrémité distale de l’ACC droite. Licenciez et coupez le CCA droit proximal directement au-dessus du tronc brachiocéphalique à l’aide de sutures non résorbables en polyfilament 6-0. Utilisez un morceau de caoutchouc stérile (par exemple d’un gant) comme sous-couche pour faciliter la procédure. Retirez l’adventice au site d’anastomose des deux vaisseaux à l’aide de micro-pinces anatomiques et de micro-ciseaux. Couper le site d’anastomose de l’ACC gauche distalement et proximalement13. 4. Phase chirurgicale III Réaliser une artériotomie au niveau de l’ACC gauche en fonction de la taille de l’anastomose prévue avec l’ACC droite et la poche veineuse. Déterminer la longueur de l’artériotomie en fonction du diamètre de l’artère carotide controlatérale (environ 2 mm) ainsi que de la taille du col de l’anévrisme prévu.REMARQUE : La taille est aussi flexible que les tailles d’anévrisme possibles et les tailles de cou de ce modèle d’anévrisme universel. La taille minimale ne doit pas être inférieure à 3 mm et peut aller jusqu’à un maximum d’environ 15 mm. Nettoyez le site de l’anévrisme avec une solution saline héparinée (environ 5 ml). Utilisation de quatre à cinq sutures monofilament 10-0 non résorbables et suture de la circonférence postérieure du moignon de l’ACC droit avec l’artériotomie de l’ACC gauche décrite précédemment. Coupez la souche du DPA droit longitudinalement à une longueur de 1 à 1,5 cm. Anastomoser la partie postérieure de la poche veineuse avec l’artériotomie de l’ACC gauche à l’aide de sutures 10-0. Ensuite, suturez la face arrière de la poche veineuse avec la paroi postérieure de l’ACC droite avec trois à quatre sutures. Suturez l’anastomose antérieure dans le même ordre. Relâchez l’élément temporel sur le CCA droit. Habituellement, l’anastomose fuit. Utilisez-le pour éliminer l’air et les caillots sanguins. Sceller l’anastomose avec de la graisse dérivée du tissu sous-cutané de l’approche chirurgicale et de la colle de fibrine. Fermez le fascia à l’aide de sutures 4-0 non résorbables. Effectuer la fermeture de la plaie à l’aide de sutures résorbables 4-013. 5. Phase postopératoire Administrer 10 mg/kg d’acide acétylsalicylique par voie intraveineuse. Réaliser une analgésie postopératoire par un timbre transdermique de fentanyl (12,5 μg/h) dans la région rasée pendant 3 jours13.REMARQUE : Consultez le vétérinaire de l’établissement pour connaître lesoptions d’analgésie. Obtenir une anticoagulation postopératoire en administrant 100 UI/kg d’héparine de faible poids moléculaire par jour par voie sous-cutanée pendant 2 semaines.

Representative Results

En 2011, nous avons publié une technique améliorée pour le modèle de bifurcation artérielle de la poche veineuse pour la création d’anévrismes chez le lapin16. La longueur moyenne de l’anévrisme était de 7,9 mm et la largeur moyenne du cou était de 4,1 mm. En utilisant une suture interrompue et une anticoagulation agressive, nous avons pu atteindre 0% de mortalité et de perméabilité dans 14 des 16 anévrismes. Cette technique a ensuite été adaptée pour la création d’anévrismes géants, et des tests numériques de dynamique des fluides et de biomécanique ont été réalisés en 201614. Dans cette étude, la prise en charge de l’anesthésie a également été modifiée, passant de l’utilisation de masques de ventilation à l’intubation en raison de la disponibilité d’un vétérinaire expérimenté. Il s’agit d’une étape cruciale dans notre expérience, car l’intubation d’un lapin peut être difficile et entraîner des taux de mortalité préopératoire élevés. De plus, l’anticoagulation postopératoire avec de l’héparine de faible poids moléculaire a été réduite de 250 UI/kg à 100 UI/kg. Avec ce régime, nous avons pu atteindre 0% de mortalité et de perméabilité dans 11 des 12 anévrismes. La longueur des anévrismes était de 21,5 à 25,6 mm, avec des largeurs de col de 7,3 à 9,8 mm. Les résultats détaillés de cette étude sont présentés dans le tableau 1. De plus, ces anévrismes ont été utilisés pour l’évaluation de dispositifs endovasculaires. La figure 1 montre une image d’un anévrisme géant embolisé assisté par endoprothèse après le prélèvement d’un anévrisme. Figure 1 : Photo d’un anévrisme géant embolisé assisté par endoprothèse après prélèvement d’anévrisme. 1 CCA gauche, vaisseaux parents endoprothèses ; 2 DPA droit, navire parent ; + sac d’anévrisme embolisé. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. N° d’anévrisme Perméabilité Diamètre de l’artère mère [mm] Longueur [mm] Largeur du cou [mm] Largeur du dôme [mm] Format d’image [-] 2 Non — — — — — 1 oui 2.4 23.4 7.7 9.9 3 3 oui 2.2 25.1 8.7 10.3 2.9 4 oui 2.5 23.5 9.8 10.6 2.4 5 oui 2.8 24.8 8.6 9.8 2.9 6 oui 2.5 21.5 9.8 9.3 2.2 7 oui 2.2 24.2 7.9 10.5 3.1 8 oui 2.3 25.6 9.3 10.2 2.8 9 oui 2.4 22.1 7.3 10 3 10 oui 2.2 25.6 8.9 9.7 2.9 11 oui 2.3 23.4 9.7 11.1 2.4 Tableau 1 : Données sur les anévrismes générées pour la dynamique des fluides numérique et les essais biomécaniques. Les résultats actualisés et détaillés de 11 anévrismes créés en 2016 sont présentés. Ce tableau a été modifié à partir de Sherif et al.14.

Discussion

Il existe des étapes essentielles pour assurer la reproductibilité du protocole décrit ci-dessus. L’ablation méticuleuse du tissu périadvential thrombogène au site d’anastomose est essentielle13. Il faut s’assurer que l’anastomose est sans tension et comporte le moins de sutures possible. Pour les anévrismes géants, il est important de commencer par la face arrière de l’anastomose. Cela permet d’améliorer la vue et le contrôle des sutures les plus difficiles par rapport aux procédures précédemment proposées17,18,19.

Contrairement aux anévrismes de taille normale, le facteur clé pour la récupération de la poche veineuse est la préparation méticuleuse d’un segment veineux de 2 à 3 cm de long. Il est crucial de disséquer toutes les petites branches latérales de la veine jugulaire externe pour pouvoir les ligaturer en toute sécurité. Lors de la suture des anastomoses, le contact direct avec les vaisseaux doit être évité en laissant les extrémités des sutures simples un peu plus longues. Seules ces extrémités de suture libres doivent être saisies avec les forceps pour déplacer le complexe anévrisme. Ce détail technique aide à l’utilisation d’une technique sans contact avec les vaisseaux, qui est un principe général en microchirurgie vasculaire. Un autre défi, par rapport aux anévrismes de taille normale, est la déficience visuelle à l’arrière du complexe anévrisme vasculaire causée par le sac d’anévrisme géant. Cela peut entraîner des difficultés techniques accrues à l’arrière de l’anastomose. Après avoir terminé l’anastomose, un temps de rinçage plus long est nécessaire en raison de la probabilité plus élevée de formation de thrombus dans le sac de l’anévrisme géant. Il faut être conscient des fuites, car elles sont très courantes. S’ils ne sont pas scellés avec le coussinet adipeux, des sutures supplémentaires doivent être effectuées.

Une limite est l’utilisation d’un anévrisme extracrânien comme modèle de pathologie intracrânienne. De plus, des exigences microchirurgicales élevées et des laboratoires bien équipés sont nécessaires pour une mise en œuvre réussie de ce protocole. De plus, les lapins sont des animaux sensibles et un bon logement des animaux est crucial pour les taux de survie.

Le modèle présenté offre plusieurs avantages par rapport aux modèles actuellement largement utilisés. Le modèle actuel le plus répandu pour les anévrismes cérébraux est le modèle élastase. Cependant, pour ce modèle, des tests biomécaniques des propriétés de la paroi de l’anévrisme n’ont jamais été effectués. Par conséquent, la comparabilité biomécanique de ce modèle aux conditions humaines n’est pas claire. Au contraire, ces essais biomécaniques sont disponibles pour le modèle que nous proposons, montrant une bonne comparabilité avec les conditions humaines14. Un autre avantage significatif de ce modèle proposé par rapport au modèle élastase est l’hémodynamique bifurcationnelle véritable18. Ce modèle est créé dans une véritable bifurcation créée artificiellement, tandis que le sac anévrisme digéré par l’élastase est formé à l’extrémité de l’ACC, imitant plus ou moins la géométrie d’un flanc.

Jusqu’à ce jour, il n’y avait presque pas d’autres modèles d’anévrisme géant disponibles. Cependant, ces modèles sont fortement nécessaires pour l’évaluation de nouveaux dispositifs endovasculaires. En parcourant la littérature, un seul modèle canin d’anévrismes géants à bifurcation a été décrit20. Cependant, l’hémodynamique canine et le système de coagulation ont montré des différences significatives par rapport à l’homme, tandis que le modèle du lapin a montré sa supériorité en ce qui concerne sa comparabilité à l’homme14.

Les dispositifs endovasculaires nouvellement développés pour le traitement de l’anévrisme sont couramment testés sur des modèles de lapin. Notre modèle d’anévrismes de bifurcation de la poche veineuse précédemment publié a été utilisé pour l’approbation CE et FDA de tels dispositifs 3,18. Cependant, un modèle animal fiable et comparable pour les anévrismes géants chez les lapins n’était pas disponible jusqu’à récemment. Chez l’homme, les anévrismes géants ont les taux les plus élevés de recanalisation et de rupture retardée après un traitement endovasculaire. Par conséquent, de nouveaux dispositifs endovasculaires sont nécessaires de toute urgence, et l’industrie a soulevé le besoin d’un modèle de lapin d’anévrisme géant. Une autre application est l’évaluation de la paroi de l’anévrisme à l’aide de l’imagerie par résonance magnétique à haut champ, qui vise à identifier les facteurs de risque potentiels de rupture, tels que le diamètre de la paroi de l’anévrisme ou le comportement d’amélioration du contraste22. De plus, des études à long terme sont nécessaires pour évaluer la perméabilité de ce modèle d’anévrisme au fil du temps, ainsi que des études montrant le comportement de l’anévrisme avec des stents de dérivation de flux et des déviateurs de flux intrasacculaires.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Nous sommes reconnaissants au professeur Heber Ferraz Leite, directeur de tant d’ateliers internationaux de microchirurgie à travers le monde, pour son ouverture d’esprit et sa précieuse culture d’enseignement.

Nous reconnaissons le soutien du Fonds d’édition en libre accès de l’Université des sciences de la santé Karl Landsteiner, à Krems, en Autriche. Cette étude a été financée par une subvention du Fonds scientifique du maire de Vienne. Le coût de cette publication a été financé par le Fonds d’édition en libre accès de l’Université des sciences de la santé Karl Landsteiner, à Krems, en Autriche. Les organismes de financement n’ont joué aucun rôle dans la conception de l’étude, la collecte, l’analyse et l’interprétation des données, ainsi que dans la rédaction du manuscrit.

Materials

0.9% Saline Any genericon
4% Papaverin HCl Any genericon
Ethilon 10-0 monofil non resorbable sutures  Ethicon Inc 2814 Taper point needle
Evicel Bioglue  Ethicon Biosurgery Inc. 3901
Fentanyl dermal patch 12.5 μg/h Any genericon
Heparin Any genericon
Ketamin 50 mg/mL Any genericon
Neomycin sulfate 5 mg/mL Any genericon
Vicryl 4-0 polyfilament restorable sutures  Ethicon Inc J386H
Xylazine 20 mg/mL Any genericon
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References

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Popadic, B., Scheichel, F., Pangratz-Daller, C., Plasenzotti, R., Sherif, C. Microsurgical Creation of Giant Bifurcation Aneurysms in Rabbits for the Evaluation of Endovascular Devices. J. Vis. Exp. (199), e63738, doi:10.3791/63738 (2023).
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