cardiotomskСибирский журнал клинической и экспериментальной медициныSiberian Journal of Clinical and Experimental Medicine2713-29272713-265XTSU publishing10.29001/2073-8552-2021-36-1-141-149cardiotomsk-1145Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯEXPERIMENTAL STUDIESЭкспериментальная оценка гибридного протеза грудного отдела аорты на модели свиньиExperimental evaluation of a hybrid thoracic aortic prosthesis in a pig modelhttps://orcid.org/0000-0002-1176-8125ШадановА. А.ShadanovA. A.

 аспирант, центр хирургии аорты и коронарных артерий

 630055, Российская Федерация, Новосибирск, ул. Речкуновская, 15 

 Postgraduate Student, Aortic and Coronary Artery Surgery Center

 15, Rechkunovskaya str., Novosibirsk, 630055, Russian Federation 

shadanovaldar@mai.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8675-8303ЛяшенкоМ. М.LyashenkoM. M.

 заведующий отделением аорты и коронарных артерий

 630055, Российская Федерация, Новосибирск, ул. Речкуновская, 15 

 Head of the Department of Aorta and Coronary Arteries 

 15, Rechkunovskaya str., Novosibirsk, 630055, Russian Federation 

79232361320@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1935-4170ЖуравлеваИ. Ю.ZhuravlevaI. Y.

 д-р мед. наук, профессор, заведующий лабораторией биопротезирования

 630055, Российская Федерация, Новосибирск, ул. Речкуновская, 15 

 Dr. Sci. (Med.), Professor, Head of the Bioprosthetics Laboratory 

 15, Rechkunovskaya str., Novosibirsk, 630055, Russian Federation 

juravl_irina@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8397-9178ТребушатД. В.TrebushatD. V.

 руководитель отдела разработок

 630559, Российская Федерация, Новосибирск, пгт Кольцово, ул. Технопарковая, 6 

 Head of the Research and Development Department 

 6, Tekhnoparkovaya str., Novosibirsk, Koltsovo, 630559, Russian Federation 

d.trebushat@angioline.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7470-2158КозырьК. В.KozyrK. K.

 инженер-разработчик

 630559, Российская Федерация, Новосибирск, пгт Кольцово, ул. Технопарковая, 6 

 Software Engineer 

 6, Tekhnoparkovaya str., Novosibirsk, Koltsovo, 630559, Russian Federation 

k.kozyr@angioline.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8393-8210ВасильеваМ. Б.VasilyevaM. B.

 канд. мед. наук, научный сотрудник, лаборатория экспериментальной хирургии и морфологии, центр новыхтехнологий

 630055, Российская Федерация, Новосибирск, ул. Речкуновская, 15 

 Cand. Sci. (Med.), Research Scientist, Laboratory of Experimental Surgery and Morphology, Center for New Technologies

 15, Rechkunovskaya str., Novosibirsk, 630055, Russian Federation 

m_vasilyeva@meshalkin.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6253-9026ЗыковИ. С.ZykovI. S.

 врач анестезиолог-реаниматолог, отделение анестезиологии и реанимации

 630055, Российская Федерация, Новосибирск, ул. Речкуновская, 15 

 Anesthesiologist-Intensivist, Department of Anesthesiology and Intensive Care, X-Ray Operating Room 

 15, Rechkunovskaya str., Novosibirsk, 630055, Russian Federation 

i_zykov@meshalkin.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7976-596XЖульковМ. О.ZhulkovM. O.

 аспирант, центр хирургии аорты и коронарных артерий

 630055, Российская Федерация, Новосибирск, ул. Речкуновская, 15 

 Postgraduate Student, Aortic and Coronary Artery Surgery Center 

 15, Rechkunovskaya str., Novosibirsk, 630055, Russian Federation 

zhulkov_m@meshalkin.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2192-4072СиротаД. А.SirotaD. A.

 канд. мед. наук, и.о. руководителя центра хирургии аорты и коронарных артерий

 630055, Российская Федерация, Новосибирск, ул. Речкуновская, 15 

 Cand. Sci. (Med.), Acting Head of the Center for Aortic and Coronary Artery Surgery 

 15, Rechkunovskaya str., Novosibirsk, 630055, Russian Federation 

d_sirota@meshalkin.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9818-8678ЧернявскийА. М.ChernyavskiyA. M.

 д-р мед. наук, профессор, директор 

 630055, Российская Федерация, Новосибирск, ул. Речкуновская, 15 

 Dr. Sci. (Med.), Professor, Director 

 15, Rechkunovskaya str., Novosibirsk, 630055, Russian Federation 

amchern@mail.ruНациональный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияMeshalkin National Medical Research CenterRussian FederationОбщество с ограниченной ответственностью «Ангиолайн Ресерч»РоссияAngioline Research LLCRussian FederationНациональный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияMeshalkin National Medical Research Center Russian Federation202105042021361141149Copyright © Шаданов А.А., Ляшенко М.М., Журавлева И.Ю., Требушат Д.В., Козырь К.В., Васильева М.Б., Зыков И.С., Жульков М.О., Сирота Д.А., Чернявский А.М., 20212021Шаданов А.А., Ляшенко М.М., Журавлева И.Ю., Требушат Д.В., Козырь К.В., Васильева М.Б., Зыков И.С., Жульков М.О., Сирота Д.А., Чернявский А.М.Shadanov A.A., Lyashenko M.M., Zhuravleva I.Y., Trebushat D.V., Kozyr K.K., Vasilyeva M.B., Zykov I.S., Zhulkov M.O., Sirota D.A., Chernyavskiy A.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sibjcem.ru/jour/article/view/1145 Актуальность

 Актуальность. В настоящее время в мировой практике методика «замороженный хобот слона» показала себя безопасным и эффективным методом хирургического лечения аневризм и расслоений грудного отдела аорты. На территории Российской Федерации присутствуют только зарубежные гибридные протезы, которые характеризуются высокой ценой и, соответственно, низкой популярностью данной методики. Ввиду отсутствия отечественных  гибридных протезов на внутреннем рынке разработка  отечественного протеза является ключевым моментом  дальнейшего развития аортальной хирургии на территории Российской Федерации.

Цель исследования

Цель исследования: оценка имплантационных  характеристик прототипа гибридного протеза на модели  грудной аорты свиньи, а также трансформаций протеза в послеоперационном периоде.

Материал и методы

Материал и методы. Гибридный протез состоит из двух  частей: сосудистой и стент-графтовой. Протез выполнен из Дакрона и Z-образных проволочных нитиноловых стентов.  Свинья породы Ландрас (возраст – 6 мес., масса тела – 120 кг) подверглась открытой реконструкции нисходящего  отдела аорты через левостороннюю боковую торакотомию в условиях экстракорпорального шунтирования роликовым  насосом от левой подключичной артерии в нисходящий отдел аорты. Через 6 мес. животное было планово  выведено из эксперимента. Выполнена макро- и  микроскопическая оценка удаленного имплантата.

Результаты

Результаты. Подтверждена техническая возможность имплантации прототипа гибридного стент-графта.  Удаленный через 6 мес. стент-графт макроскопически демонстрировал полное покрытие неоинтимой внутренней поверхности синтетического протеза. Просвет изделия проходим свободно. Согласно данным гистологического исследования, неоинтима представлена структурированной соединительной тканью без признаков воспаления.  Луминальная поверхность выстлана равномерно расположенными эндотелиоцитами в один слой. Толщина неоинтимы в сосудистой части была статистически значимо больше, чем в стент-графтовой части (р = 0,0121).

Выводы

Выводы. Показана техническая возможность имплантации прототипа гибридного протеза, разработанного компанией «Ангиолайн Ресерч». Эффективность герметизирующей  пропитки подтверждается отсутствием на интра- и раннем послеоперационном этапах активных признаков  кровотечения. Протез продемонстрировал  удовлетворительную биои гемосовместимость.  

 Relevance

 Relevance. The frozen elephant trunk technique is recognized as a safe and effective method of surgical treatment for aneurysms and dissections of the thoracic aorta. The hybrid prostheses, available on the territory of the Russian Federation, are foreign-made, characterized by a high price, and, accordingly, unpopular. Due to unavailability of domestic hybrid prostheses in the home market, the development of domestic prosthesis is the key  point to further progress in aortic surgery in the Russian Federation.

Aim

Aim. The aim of the study was to evaluate the implantation characteristics of prototype hybrid thoracic aorta prosthesis in the pig model and the transformation of the prosthesis in the postoperative period.

Material and Methods

Material and Methods. The hybrid prosthesis consists of two parts including the vascular part and a stent graft. The prosthesis is made of Dacron and Z-shaped nitinol wire stents. A Landrace pig aged six months with body weight of 120 kg underwent open reconstruction of the descending aorta through the left-sided lateral thoracotomy, under conditions of extracorporeal bypass with a roller pump from the left subclavian artery to the descending aorta. The animal was removed from the experiment after six months as planned. The macro- and microscopic evaluation of the removed implant was performed.

Results

Results. The technical success of implantation of hybrid stent graft prototype was confirmed. Macroscopy of the stent graft, removed after six months, demonstrated a complete coverage of the neointimal inner surface of the synthetic prosthesis. The lumen of the product was patent. Histological examination revealed the neointima presented as a structured connective tissue without signs of inflammation. The luminal surface was lined with a single layer of evenly spaced endotheliocytes. The thickness of the neointima in the vascular part was significantly greater than in the stent-graft part (p = 0.0121).

Conclusion

Conclusion. The study demonstrated the technical feasibility of implantation of the prototype hybrid prosthesis developed by Angioline Research LLC. The effectiveness of sealing impregnation was confirmed by the absence of active signs of bleeding during the perioperative and early postoperative stages. The prosthesis demonstrated satisfactory bio- and  hemocompatibility.  

гибридный стент-графтгрудная аортахронический экспериментhybrid stent graftthoracic aortachronic experimentReferencesKouchoukos N.T. One-stage repair of extensive thoracic aortic disease. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2010;140(6):150–153. DOI: 10.1016/j.jtcvs.2010.07.035.Kouchoukos N.T. One-stage repair of extensive thoracic aortic disease. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2010;140(6):150–153. DOI: 10.1016/j.jtcvs.2010.07.035.Borst H.G., Walterbusch G., Schaps D. Extensive aortic replacement using “elephant trunk” prosthesis. Thorac. Cardiovasc. Surg. 1983;31(1):37–40. DOI: 10.1055/s-2007-1020290.Borst H.G., Walterbusch G., Schaps D. Extensive aortic replacement using “elephant trunk” prosthesis. Thorac. Cardiovasc. Surg. 1983;31(1):37–40. DOI: 10.1055/s-2007-1020290.Svensson L.G., Rushing G.D., Valenzuela E.S., Rafael A.E., Batizy L.H., Blackstone E.H. et al. Modifications, classification, and outcomes of elephant-trunk procedures. Ann. Тhorac. Surg. 2013;96(2):548–558. DOI: 10.1016/j.athoracsur.2013.03.082.Svensson L.G., Rushing G.D., Valenzuela E.S., Rafael A.E., Batizy L.H., Blackstone E.H. et al. Modifications, classification, and outcomes of elephant-trunk procedures. Ann. Тhorac. Surg. 2013;96(2):548–558. DOI: 10.1016/j.athoracsur.2013.03.082.Karck M., Chavan A., Hagl C., Friedrich H., Galanski M., Haverick A. The frozen elephant trunk technique: A new treatment for thoracic aortic aneurysms. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2003;125(6):1550–1553. DOI: 10.1016/S0022-5223(03)00045-X.Karck M., Chavan A., Hagl C., Friedrich H., Galanski M., Haverick A. The frozen elephant trunk technique: A new treatment for thoracic aortic aneurysms. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2003;125(6):1550–1553. DOI: 10.1016/S0022-5223(03)00045-X.Spear R., Haulon S., Ohki T., Tsilimparis N., Kanaoka Y., Milne C.P.E. et al. Editor’s choice – subsequent results for arch aneurysm repair with inner branched endografts. Eur. J. Vasc. Endovasc. Surg. 2016;51(3):380–385. DOI: 10.1016/j.ejvs.2015.12.002.Spear R., Haulon S., Ohki T., Tsilimparis N., Kanaoka Y., Milne C.P.E. et al. Editor’s choice – subsequent results for arch aneurysm repair with inner branched endografts. Eur. J. Vasc. Endovasc. Surg. 2016;51(3):380–385. DOI: 10.1016/j.ejvs.2015.12.002.Nauta F.J.H., Conti M., Marconi S., Kamman A.V., Alaimo G., Morganti S. et al. An experimental investigation of the impact of thoracic endovascular aortic repair on longitudinal strain. Eur. J. Cardiothorac. Surg. 2016;50(5):955–961. DOI: 10.1093/ejcts/ezw180.Nauta F.J.H., Conti M., Marconi S., Kamman A.V., Alaimo G., Morganti S. et al. An experimental investigation of the impact of thoracic endovascular aortic repair on longitudinal strain. Eur. J. Cardiothorac. Surg. 2016;50(5):955–961. DOI: 10.1093/ejcts/ezw180.Saw L.J., Lim-Cooke M.S., Woodward B., Othman A., Harky A. The surgical management of acute type A aortic dissection: Current options and future trends. Journal of Cardiac Surgery. 2020;35(9):2286–2296. DOI: 10.1111/jocs.14733.Saw L.J., Lim-Cooke M.S., Woodward B., Othman A., Harky A. The surgical management of acute type A aortic dissection: Current options and future trends. Journal of Cardiac Surgery. 2020;35(9):2286–2296. DOI: 10.1111/jocs.14733.Шаданов А.А., Сирота Д.А., Берген Т.А., Ляшенко М.М., Чернявский А.М. Анатомическая вариабельность строения дуги и грудного отдела аорты и ее влияние на патологические состояния аорты. Патология кровообращения и кардиохирургия. 2020;24(4):72–82. DOI: 10.21688/1681-3472-2020-4-72-82.Shadanov A.A., Sirota D.A., Bergen T.A., Lyashenko M.M., Chernyavskiy A.M. Anatomical variability in the structure of the arch and thoracic aorta and its influence on aorta related pathological conditions. Circulation Patology and Cardiac Surgery. 2020;24(4):72–82 (In Russ.). DOI: 10.21688/1681-3472-2020-4-72-82.Di Bartolomeo R., Murana G., Di Marco L., Pantaleo A., Alfonsi J., Leone A. et al. Frozen versus conventional elephant trunk technique: application in clinical practice. Eur. J. Cardiothorac. Surg. 2017;51(1):i20–i28. DOI: 10.1093/ejcts/ezw335.Di Bartolomeo R., Murana G., Di Marco L., Pantaleo A., Alfonsi J., Leone A. et al. Frozen versus conventional elephant trunk technique: application in clinical practice. Eur. J. Cardiothorac. Surg. 2017;51(1):i20–i28. DOI: 10.1093/ejcts/ezw335.Haulon S., Kratzberg J.A., Wilger K.D. United States patent application 20190365523 A1. Branched frozen elephant trunk device and method. Publ. 05.12.2019.Haulon S., Kratzberg J.A., Wilger K.D. United States patent application 20190365523 A1. Branched frozen elephant trunk device and method. Publ. 05.12.2019.Palermo T.J., Lee P.-H., Jen J. United States patent application 20200253711 A1. Vascular and aortic grafts and deployment tool. Publ. 13.08.2020.Palermo T.J., Lee P.-H., Jen J. United States patent application 20200253711 A1. Vascular and aortic grafts and deployment tool. Publ. 13.08.2020.Shrestha M., Kaufeld T., Beckmann E., Fleissner F., Umminger J., Alhadi F.A. et al. Total aortic arch replacement with a novel 4- branched frozen elephant trunk prosthesis: Single-center results of the first 100 patients. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2016;152(1):148–159e1. DOI: 10.1016/j.jtcvs.2016.02.077.Shrestha M., Kaufeld T., Beckmann E., Fleissner F., Umminger J., Alhadi F.A. et al. Total aortic arch replacement with a novel 4- branched frozen elephant trunk prosthesis: Single-center results of the first 100 patients. J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2016;152(1):148–159e1. DOI: 10.1016/j.jtcvs.2016.02.077.Ma W.G., Zheng J., Sun L.Z., Elefteriades J.A. Open stented grafts for frozen elephant trunk technique: Technical aspects and current outcomes. AORTA (Stamford). 2015;3(4):122–135. DOI: 10.12945/j.aorta.2015.14.062.Ma W.G., Zheng J., Sun L.Z., Elefteriades J.A. Open stented grafts for frozen elephant trunk technique: Technical aspects and current outcomes. AORTA (Stamford). 2015;3(4):122–135. DOI: 10.12945/j.aorta.2015.14.062.Qing K-X., Chan Y.C., Lau S.F., Yiu W-K., Ting A.C.W., Cheng S.W.K. Ex-vivo haemodynamic models for the study of Stanford type B aortic dissection in isolated porcine aorta. Eur. J. Vasc. Endovasc. Surg. 2012;44(4):399–405. DOI: 10.1016/j.ejvs.2012.06.004.Qing K-X., Chan Y.C., Lau S.F., Yiu W-K., Ting A.C.W., Cheng S.W.K. Ex-vivo haemodynamic models for the study of Stanford type B aortic dissection in isolated porcine aorta. Eur. J. Vasc. Endovasc. Surg. 2012;44(4):399–405. DOI: 10.1016/j.ejvs.2012.06.004.Lelovas P.P., Kostomitsopoulos N.G., Xanthos T.T. A comparative anatomic and physiologic overview of the porcine heart. J. Am. Assoc. Lab. Anim. Sci. 2014;53(5):432–438.Lelovas P.P., Kostomitsopoulos N.G., Xanthos T.T. A comparative anatomic and physiologic overview of the porcine heart. J. Am. Assoc. Lab. Anim. Sci. 2014;53(5):432–438.Houbballah R., Robaldo A., Albadawi H., Titus J., LaMuraglia G.M. A novel model of accelerated intimal hyperplasia in the pig iliac artery. Int. J. Exp. Pathol. 2011;92(6):422–427. DOI: 10.1111/j.1365-2613.2011.00790.x.Houbballah R., Robaldo A., Albadawi H., Titus J., LaMuraglia G.M. A novel model of accelerated intimal hyperplasia in the pig iliac artery. Int. J. Exp. Pathol. 2011;92(6):422–427. DOI: 10.1111/j.1365-2613.2011.00790.x.Islam M.S. Relationship between textile irregularities and premature rupture of polyester vascular graft knitted fabric: Master thesis. 2017:136. https://mspace.lib.umanitoba.ca/handle/1993/32852.Islam M.S. Relationship between textile irregularities and premature rupture of polyester vascular graft knitted fabric: Master thesis. 2017:136. https://mspace.lib.umanitoba.ca/handle/1993/32852.Voûte M.T., Concalves F.M.B., van de Luijtgaarden K.M., Nullent C.G., Hoeks S.E., Stolker R.J. et al. Stent graft composition plays a material role in the postimplantation syndrome. J. Vasc. Surg. 2012;56(6):1503–1509. DOI: 10.1016/j.jvs.2012.06.072.Voûte M.T., Concalves F.M.B., van de Luijtgaarden K.M., Nullent C.G., Hoeks S.E., Stolker R.J. et al. Stent graft composition plays a material role in the postimplantation syndrome. J. Vasc. Surg. 2012;56(6):1503–1509. DOI: 10.1016/j.jvs.2012.06.072.Shin C.K., Rodino W., Kirwin J.D., Ramirez J.A., Wisselink W., Papierman G. et al. Histology and electron microscopy of explanted bifurcated endovascular aortic grafts: Evidence of early incorporation and healing. J. Endovasc. Ther. 1999;6(3):246–250. DOI: 10.1177/152660289900600306.Shin C.K., Rodino W., Kirwin J.D., Ramirez J.A., Wisselink W., Papierman G. et al. Histology and electron microscopy of explanted bifurcated endovascular aortic grafts: Evidence of early incorporation and healing. J. Endovasc. Ther. 1999;6(3):246–250. DOI: 10.1177/152660289900600306.Siegenthaler M.P., Celik R., Haberston J., Bajona P., Goebel H., Brehm K. et al. Thoracic endovascular stent grafting inhibits aortic growth: an experimental study. Eur. J. Cardiothorac. Surg. 2008;34(1):17–24. DOI: 10.1016/j.ejcts.2008.03.045.Siegenthaler M.P., Celik R., Haberston J., Bajona P., Goebel H., Brehm K. et al. Thoracic endovascular stent grafting inhibits aortic growth: an experimental study. Eur. J. Cardiothorac. Surg. 2008;34(1):17–24. DOI: 10.1016/j.ejcts.2008.03.045.Formichi M., Marois Y., Roby P., Marinov G., Stroman P., King M.W. et al. Endovascular repair of thoracic aortic aneurysm in dogs: evaluation of a nitinol-polyester self-expanding stent-graft. J. Endovasc. Ther. 2000;7(1):47–67. DOI: 10.1177/152660280000700108.Formichi M., Marois Y., Roby P., Marinov G., Stroman P., King M.W. et al. Endovascular repair of thoracic aortic aneurysm in dogs: evaluation of a nitinol-polyester self-expanding stent-graft. J. Endovasc. Ther. 2000;7(1):47–67. DOI: 10.1177/152660280000700108.Klopfleisch R., Jung F. The pathology of the foreign body reaction against biomaterials. J. Biomed. Mater. Res. A. 2017;105(3):927–940. DOI: 10.1002/jbm.a.35958.Klopfleisch R., Jung F. The pathology of the foreign body reaction against biomaterials. J. Biomed. Mater. Res. A. 2017;105(3):927–940. DOI: 10.1002/jbm.a.35958.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.