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* Questi autori hanno contribuito in egual misura
Questo protocollo descrive la raccolta, la sutura e il monitoraggio dei lembi fasciocutanei nei ratti che consentono una buona visualizzazione e manipolazione del flusso sanguigno attraverso i vasi epigastrici inferiori superficiali mediante il serraggio e la legatura dei vasi femorali. Questo è fondamentale per gli studi che coinvolgono il precondizionamento ischemico.
I lembi fasciocutanei (FCF) sono diventati il gold standard per la ricostruzione di difetti complessi in chirurgia plastica e ricostruttiva. Questa tecnica di risparmio muscolare consente di trasferire tessuti vascolarizzati per coprire qualsiasi difetto di grandi dimensioni. FCF può essere utilizzato come alette peduncolari o come alette libere; tuttavia, in letteratura, i tassi di fallimento per FCF peduncolata e FCF libera sono superiori al 5%, lasciando spazio per il miglioramento di queste tecniche e un'ulteriore espansione delle conoscenze in questo settore. Il precondizionamento ischemico (I.P.) è stato ampiamente studiato, ma i meccanismi e l'ottimizzazione del regime I.P. devono ancora essere determinati. Questo fenomeno è infatti poco esplorato nella chirurgia plastica e ricostruttiva. Qui, viene presentato un modello chirurgico per studiare il regime I.P. in un modello di lembo fasciocutaneo assiale di ratto, che descrive come valutare in modo sicuro e affidabile gli effetti dell'I.P. sulla sopravvivenza del lembo. Questo articolo descrive la procedura chirurgica completa, inclusi suggerimenti per migliorare l'affidabilità di questo modello. L'obiettivo è fornire ai ricercatori un modello riproducibile e affidabile per testare vari regimi di precondizionamento ischemico e valutare i loro effetti sulla sopravvivenza del lembo.
La chirurgia plastica e ricostruttiva è in continua evoluzione. Lo sviluppo dei lembi muscolari, fasciocutanei e perforatori ha permesso di offrire ricostruzioni di migliore qualità riducendo la morbilità. Combinando questa migliore conoscenza anatomica con competenze tecniche avanzate, i chirurghi ricostruttivi possono eseguire trasferimenti di lembo liberi quando i difetti non sono vicini a nessuna soluzione locale. Tuttavia, mentre la chirurgia del lembo perforatore è attualmente la tecnica più avanzata in chirurgia ricostruttiva, la letteratura riporta un tasso di fallimento del 5% nei trasferimenti di lembo libero 1,2,3 e fino al 20% per la ricostruzione del lembo peduncolare 4,5,6. Il fallimento parziale o totale del lembo si verifica quando il peduncolo del lembo è compromesso, quindi è essenziale cercare continuamente miglioramenti alle tecniche attuali. Uno dei metodi per migliorare la sopravvivenza del lembo è quello di promuovere la sua neovascolarizzazione sul letto della ferita, consentendo così la perfusione da parte di una fonte diversa dal peduncolo. Il precondizionamento ischemico (I.P.) è stato inizialmente descritto in un modello cardiaco7, dimostrando che un organo esposto a ischemia controllata sopravvive in misura maggiore dopo aver perso il suo apporto di sangue primario subendo neovascolarizzazione indotta da ischemia. Diversi autori hanno studiato questo principio fondamentale per ottimizzare la sopravvivenza del lembo in modelli preclinici e clinici 8,9,10.
Il vantaggio di questa tecnica rispetto ad altri metodi per migliorare la sopravvivenza del lembo è la sua facilità di implementazione, consistente in test di morsetto/declamp della fonte di sangue. Nel modello di ratto, gli autori precedenti hanno utilizzato il lembo superficiale dell'arteria epigastrica inferiore (SIEA) per studiare l'I.P. bloccando il peduncolo principale11,12,13. Tuttavia, diversi problemi tecnici possono essere incontrati con questo modello e la letteratura manca di protocolli ben descritti.
Pertanto, questo lavoro mira a fornire ai ricercatori una descrizione dettagliata di una tecnica di approvvigionamento del lembo SIEA di ratto con una dissezione estesa dei vasi femorali per consentire studi I.P. su un modello di lembo fasciocutaneo assiale. Questo modello mantiene l'integrità dei vasi epigastrici e manipola invece i vasi femorali, che sono più resistenti. Condividiamo la nostra esperienza e gli strumenti per migliorare lo studio di questo fenomeno e aumentare la replicabilità di questa procedura.
Il Massachusetts General Hospital Institutional Animal Care and Use Committee ha approvato il protocollo sperimentale (protocollo IACUC #2022N000099). Gli autori hanno seguito la lista di controllo delle linee guida ARRIVE (Animal Research: Reporting In Vivo Experiments) per questo lavoro. Tutti gli animali hanno ricevuto cure umane seguendo la Guida del National Institute of Health per la cura e l'uso degli animali da laboratorio. Un totale di 12 ratti maschi di Lewis (250-350 g, 8-10 settimane) sono stati utilizzati per tutti gli esperimenti.
1. Preparazione degli animali
NOTA: I ratti hanno un alto tasso metabolico e riserve di grasso limitate; Pertanto, non averli veloci prima dell'intervento chirurgico e non limitare mai l'acqua prima dell'intervento chirurgico.
2. Cure preoperatorie
3. Monitoraggio intraoperatorio
4. Raccolta del lembo epigastrico
Figura 1: Disegno del lembo sull'addome dell'animale. La linea mediana viene utilizzata come marcatore per individuare la posizione del lembo epigastrico. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 2: Flap completamente elevato. Il cuscinetto adiposo viene conservato nella parte prossimale del lembo per preservare la vascolarizzazione proveniente dal peduncolo epigastrico inferiore superficiale. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
5. Preparazione dei vasi e induzione dell'ischemia
NOTA: Il lembo è interamente raccolto in questa fase, ma i vasi non sono ancora preparati per il precondizionamento ischemico.
Figura 3: Vista microscopica dei vasi femorali. I vasi femorali distali sono legati. Il nervo è stato preservato. Il lato della dissezione è la piega inguinale destra (R). Ingrandimento: 40x. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 4: Bloccaggio dei vasi femorali prossimali mediante due morsetti microchirurgici separati. Ciò consente un migliore controllo del serraggio, garantendo l'assenza di flusso venoso arterioso e retrogrado. (A) mostra entrambi i vasi femorali sinistro (L) bloccati. Sono visibili i vasi epigastrici inferiori superficiali (SIEA/SIEV). (B) mostra un'arteria femorale bloccata e una vena femorale prima del serraggio, sulla piega inguinale destra dell'animale (R). Ingrandimento: 40x. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
6. Cure postoperatorie
Tutti i lembi erano vitali su POD5, mostrando una buona vascolarizzazione da parte della sola SIEA. La figura 5 mostra il lembo prima e dopo l'iniezione endovenosa di fluoresceina, mostrando una vascolarizzazione completa.
Figura 5: Angiografia con fluoresceina per via endovenosa immediata (POD0). Questa valutazione mostra la vascolarizzazione del lembo da parte della sola SIEA. La fluorescenza verde mostra tessuto ben perfuso compresa l'intera paletta del lembo. Ingrandimento: 40x. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Un software di analisi dei pixel (vedi Tabella dei materiali) è stato utilizzato per fornire una valutazione oggettiva della sopravvivenza del lembo. La fluorescenza della fluoresceina si trova nella lunghezza d'onda verde (è stata utilizzata una finestra da 115 a 255 nm). Selezionando la circonferenza del lembo, il software fornisce una percentuale di pixel inclusi nella lunghezza d'onda specifica. Ciò consente la misurazione precisa della sopravvivenza dei lembi, poiché i pixel inclusi nelle aree necrotiche non si trovano all'interno della finestra di lunghezza d'onda della fluorescenza.
Vengono presentati i risultati di due modelli di controllo: un gruppo di controllo negativo per confermare la fattibilità di questo modello assiale fasciocutaneo senza I.P., e un gruppo di controllo positivo per verificare la sua non sopravvivenza in caso di legatura su POD 5 senza precedente I.P. con la letteratura corrente16. La Figura 6 mostra il disegno sperimentale per entrambi questi modelli di controllo.
Figura 6: Sequenza temporale dei modelli del gruppo di controllo. Tutti i gruppi sono stati sottoposti ad elevazione del flap su POD0. Il gruppo di controllo negativo consisteva nell'osservazione del lembo senza intervento chirurgico sui vasi del lembo. Il gruppo di controllo positivo consisteva nella legatura su POD5 senza precondizionamento ischemico. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Come si vede nella Figura 7, il gruppo di controllo negativo ha presentato l'intera vitalità della paletta del lembo. In questo gruppo, il 99,50% ± lo 0,76% di sopravvivenza è stata sperimentata al POD10, dove non è stata eseguita alcuna legatura sui vasi di alimentazione. Tutti gli animali sono rimasti sani durante questo periodo di osservazione.
Figura 7: Angiografia del controllo negativo a (A) POD5 e (B) POD10. Questa valutazione mostra la piena sopravvivenza del lembo senza intervento sul suo peduncolo. La fluorescenza verde mostra tessuto ben perfuso, compresa l'intera paletta del lembo. Nota: sono state eseguite biopsie di controllo su questa replica. Ingrandimento: 40x. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Il gruppo di controllo positivo è stato sottoposto allo stesso intervento chirurgico iniziale di raccolta del lembo. Successivamente, su POD5, i vasi sono stati cauterizzati, interrompendo direttamente il flusso sanguigno al lembo. Nessuna I.P. è stata eseguita prima della legatura. Durante il POD5-10, è stata notata necrosi progressiva del lembo quando il lembo è diventato di colore scuro e si è indurito. Come si vede nella Figura 8A, la legatura post lembo non ha mostrato alcuna fluorescenza dopo l'iniezione endovenosa di fluoresceina a parte la punta, mentre la pelle circostante è stata perfusa. Per POD10, il lembo era vitale oltre l'11,25% ± l'1,58% della sua superficie per tutte le repliche (Figura 8B), mostrando una scarsa autonomizzazione dal suo peduncolo principale su POD5. È interessante notare che la punta distale era l'unica parte che era autonomizzata e sopravvisse a POD10.
Figura 8: Angiografia del controllo positivo a (A) POD5 e (B) POD10 post legatura. L'assenza della fluorescenza verde immediatamente dopo la legatura (A) non mostra alcuna perfusione del lembo, dimostrando l'assenza di neovascolarizzazione. Ciò è confermato a POD10 (B), con necrosi dell'85% della paletta cutanea (nero/viola). È interessante notare che la punta distale è vitale e neovascolarizzata (parte fluorescente verde del lembo). Ingrandimento: 40x. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Un gruppo (n = 3) utilizzando cicli brevi di I.P. è stato anche testato per dimostrare il valore di questo modello. Gli animali sono stati sottoposti a tre cicli di 15 minuti di ischemia, seguiti da 15 minuti di riperfusione mediante serraggio e sbloccaggio dell'arteria e della vena dei vasi femorali prossimali, accessibili attraverso la piega inguinale su POD0, 1, 2 e 3, prima della legatura su POD516.
Visivamente, i ricercatori hanno confermato la funzionalità del periodo di serraggio osservando una colorazione pallida / blu del lembo e l'oscuramento del sangue nei vasi epigastrici durante i periodi di ischemia. Inoltre, i ricercatori hanno iniettato fluoresceina su POD5 dopo la legatura e hanno osservato una sopravvivenza del lembo comparabile con il gruppo di controllo positivo (13,67% ± 5,03% di sopravvivenza del lembo), dimostrando che questo protocollo IP è inefficiente in questo modello (Figura 9).
Figura 9: Analisi statistica della vitalità della superficie del lembo su POD10. I test U di Mann-Whitney sono stati eseguiti per confrontare i gruppi. I valori p a due code sono mostrati sulle linee a zigzag U. Il gruppo di controllo negativo (n = 4) ha mostrato una sopravvivenza del 99,5%. Il gruppo di controllo positivo (n = 5) ha mostrato una sopravvivenza dell'11,25%. Il gruppo sperimentale, ad esempio, ha mostrato una sopravvivenza del 13,67%, mostrando un miglioramento non significativo rispetto al controllo positivo (p = 0,86). Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Questo articolo descrive un modello di lembo fasciocutaneo riproducibile raccolto nei ratti, consentendo la valutazione I.P. Questo protocollo chirurgico passo-passo fornisce ai gruppi di ricerca un modello affidabile per testare diversi regimi IP. Impedendo qualsiasi vascolarizzazione diversa dal peduncolo, questo modello consente di studiare la neovascolarizzazione del lembo dal letto e dal margine della ferita. Questo studio ha eseguito la legatura su POD5, poiché studi precedenti hanno osservato l'autonomizzazione di questo lembo nei ratti su POD5-711,13,16. Questo modello mira ad aiutare negli studi sul danno da ischemia-riperfusione (IRI) che ottimizzano e accorciano l'intervallo necessario per la piena autonomizzazione. Quindi, per vedere i risultati più significativi con il precondizionamento ischemico, il nostro obiettivo era quello di ligare i vasi di alimentazione dopo l'autonomizzazione ma prima della completa neovascolarizzazione del lembo (descritta per accadere su POD716).
Il successo del modello sta nel garantire che non si verifichino danni ai vasi femorali o SIE durante l'approvvigionamento del lembo cutaneo, il che richiederebbe al chirurgo di mantenere la visualizzazione dei vasi durante l'intera procedura del lembo. Inoltre, i vasi femorali distali devono essere opportunamente legati per indurre l'ischemia con precisione attraverso i vasi prossimali senza riflusso proveniente da altri vasi. Questi passaggi sono fondamentali per osservare i risultati sperimentali.
Il vantaggio di questo modello è che preserva l'integrità dei vasi epigastrici manipolando invece i vasi femorali, dopo un'attenta preparazione dei vasi che assicura che i vasi femorali prossimali siano l'unica fonte di sangue per il peduncolo SIEA. Il vantaggio è che la dimensione dei vasi femorali bloccati consente un buon recupero del suo lume. Al contrario, un morsetto microchirurgico venoso può danneggiare in modo permanente i vasi epigastrici, richiedendo la cessazione dell'esperimento. Inoltre, la dissezione dei vasi femorali nella piega inguinale è più accessibile rispetto al cuscinetto adiposo epigastrico dopo l'intervento chirurgico iniziale a causa della fibrosi postoperatoria. Questo modello consente un accesso più sicuro per interventi chirurgici ripetitivi che comportano il bloccaggio dei vasi; Hsu et al.17 hanno descritto un modello simile per uno studio IRI, ma non hanno descritto la procedura.
Un'altra innovazione di questo modello sono le iniezioni di fluoresceina IV per confermare la vascolarizzazione e la vitalità del lembo. Altri autori hanno descritto iniezioni di verde indocianina IV (ICG) in un modello di lembo di ratto18,19, simile al suo uso nelle cliniche20,21. Tuttavia, il costo dell'ICG e dell'hardware specifico necessario è un limite e non sembra essere una tecnica efficiente22. Abbiamo descritto una tecnica semplice che può essere utilizzata in qualsiasi laboratorio con una semplice lampada a legno, consentendo una buona visualizzazione della vitalità e della vascolarizzazione del lembo.
Una limitazione di questo modello è l'impossibilità di valutare correttamente due lembi nello stesso animale. Non è possibile valutare contemporaneamente sia un lembo trattato che un controllo biologico, a causa dei potenziali effetti di I.P. remota provocati dal bloccaggio del peduncolo del lembo controlaterale23.
Le applicazioni cliniche della terapia endovenosa possono migliorare la sopravvivenza del lembo fasciocutaneo fornendo protocolli affidabili di sequenze di clamp/unclamp on-table da parte dei chirurghi plastici. Alcuni autori hanno descritto l'uso dell'IP per consentire una divisione peduncolare precoce nei lembi della fronte e nei lembi inguinali24,25. Tuttavia, i protocolli I.P. devono essere ottimizzati per fornire ai chirurghi uno strumento affidabile per consentirne l'uso più comunemente. Sia il locale reso possibile con il modello che descriviamo che l'I.P. remota mostrano risultati promettenti nel migliorare la sopravvivenza del lembo fasciocutaneo26. Infine, questo modello è adatto per studiare le lesioni da ischemia-riperfusione e la risposta sistemica a tali tipi di stress, che è un'area di interesse di ricerca23.
In conclusione, questa descrizione accurata di un modello affidabile e riproducibile offre uno strumento prezioso per gli studi di I.P. e lesioni da ischemia-riperfusione in un modello di lembo fasciocutaneo di ratto, fornendo ai ricercatori vasi più grandi da manipolare e accedere rispetto ai modelli precedenti.
Tutti gli autori non hanno alcun interesse finanziario da dichiarare.
Questo lavoro è stato finanziato dal Massachusetts General Hospital (W.G.A) e dallo Shriners Children's Boston (B.U, K.U, C.L.C). Y.B e I.F.v.R sono finanziati da Shriners Hospitals for Children (ID proposta: # 970280 e # 857829 rispettivamente).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
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 |
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